HTTP（三）：HTTP相关协议

本节主要介绍HTTP相关的各种协议。

TCP/IP协议

计算机网络里通信标准有两套，一套是OSI制定的标准协议，即OSI七层模型，另一套则是TCP/IP协议，即我们常说的四层模型。

OSI七层模型是国际标准组织制定的标准协议，而TCP/IP协议由于在OSI七层模型出来之前已经实施多年，得到了市场的认可，因此我们现在使用的都是TCP/IP协议，OSI更多的是对TCP/IP细节上的补充，偏向于学术。

TCP/IP 协议实际上是一系列网络通信协议的统称，其中核心的两个协议是TCP和IP，其他的还有 UDP、ICMP、ARP 等等，共同构成了一个复杂的协议栈。

这个协议栈有四层：

• 应用层：HTTP，DNS，FTP等
• 传输层：TCP，UDP
• 网络层：IP
• 链接层

IP 协议是“Internet Protocol”的缩写，主要目的是解决寻址和路由问题，以及如何在两点间传送数据包。IP 协议使用“IP 地址”的概念来定位互联网上的每一台计算机。

现在我们使用的 IP 协议大多数是 v4 版，地址是四个用“.”分隔的数字，例 如“192.168.0.1”，总共有 2^32，大约 42 亿个可以分配的地址。看上去好像很多，但互联网的快速发展让地址的分配管理很快就“捉襟见肘”。所以，就又出现了 v6 版，使用 8 组“:”分隔的数字作为地址，容量扩大了很多，有 2^128 个。

TCP 协议是“Transmission Control Protocol”的缩写，即传输控制协议，它位 于 IP 协议之上，基于 IP 协议提供可靠的、字节流形式的通信，是 HTTP 协议得以实现的基础。

“可靠”是指保证数据不丢失，“字节流”是指保证数据完整，所以在 TCP 协议的两端可以如同操作文件一样访问传输的数据，就像是读写在一个密闭的管道里“流动”的字节。

HTTP 是一个"传输协议"，但它不关心寻址、路由、数据完整性等传输细节，而要求这些工作都由下层来处理。因为互联网上流行的是 TCP/IP 协议，而它 刚好满足 HTTP 的要求，所以互联网上的 HTTP 协议就运行在了 TCP/IP 上，HTTP 也就可以更准确地称为“HTTP over TCP/IP”。

DNS协议

在 TCP/IP 协议中使用 IP 地址来标识计算机，数字形式的地址对于计算机来说方便，但对于人类来说却既难以记忆又难以输入。
因此“域名系统”（Domain Name System）出现了，用有意义的名字来作为 IP 地址的等价替代。

在 DNS 中，“域名”（Domain Name）又称为“主机名”（Host），为了更好地标记不 同国家或组织的主机，让名字更好记，所以被设计成了一个有层次的结构。

域名用“.”分隔成多个单词，级别从左到右逐级升高，右边的被称为“*域名”，例如表示商业公司的“com”、表示教育机构 的“edu”，表示国家的“cn”等。

但想要使用 TCP/IP 协议来通信仍然要使用 IP 地址，所以需要把域名做一个转换，“映射”到它的真实 IP，这就是所谓的“域名解析”。
目前全 世界有 13 组根 DNS 服务器，下面再有许多的* DNS、权威 DNS 和更小的本地 DNS，逐层递归地实现域名查询。

HTTP 协议中并没有明确要求必须使用 DNS，但实际上为了方便访问互联网上的 Web 服 务器，通常都会使用 DNS 来定位或标记主机名，间接地把 DNS 与 HTTP 绑在了一起。

URI/URL

通过DNS 和 IP 地址可以确定互联网上的主机，但主机上有那么多文本、图片、页面，到底要找哪一个呢？

为了标识主机上的每个资源，因此出现了 URI（Uniform Resource Identifier），中文名称是统一资源标识符，使用它就能够唯一地标记互联网上资源。

URI 另一个更常用的表现形式是 URL（Uniform Resource Locator）， 统一资源定位符，也就是我们俗称的“网址”，它实际上是 URI 的一个子集，不过因为这两者几乎是相同的，差异不大，所以通常不会做严格的区分。

https://mp.csdn.net/postedit?not_checkout=1

例如上面的网址，一般域名由三部分组成：

• 协议名：即访问该资源应当使用的协议，在这里是“https”
• 主机名：即互联网上主机的标记，可以是域名或 IP 地址，在这里是“mp.csdn.net”
• 路径：即资源在主机上的位置，使用“/”分隔多级目录，在这里 是“/postedit?not_checkout=1”

HTTPS

通过TCP/IP，DNS，URL，终于可以找到网络上的某个资源，可以进行通信获取，但HTTP协议进行数据传送时都是明文的，因此出现了很多安全问题，尤其是近几年网络安全问题越来越引人重视，因此出现了HTTPS协议。

HTTPS协议简单来理解就是HTTP协议的安全版本，将HTTP协议通信时的明文进行了加密，这样即便通信数据报被黑客截获也无法**，保证了通信的安全。HTTPS同样基于TCP协议，只是在HTTP协议和TCP协议之间加了一层SSL/TLS层，这是一个负责加密通信的安全协议。

SSL 的全称是“Secure Socket Layer”，由网景公司发明，当发展到 3.0 时被标准化，改名为 TLS，即“Transport Layer Security”，但由于历史的原因还是有很多人称之为 SSL/TLS，或者直接简称为 SSL。

SSL 使用了许多密码学先进的研究成果，综合了对称加密、非对称加密、摘要算法、数字签名、数字证书等技术，能够在不安全的环境中为通信的双方创建出一个秘密的、安全的传输通道，保证通信的安全。

如上面那个网址，就是采用了HTTPS协议。

代理

代理（Proxy）是 HTTP 协议中请求方和应答方中间的一个环节，作为“中转站”，既可以转发客户端的请求，也可以转发服务器的应答。

代理有很多的种类，常见的有：

• 匿名代理：完全“隐匿”了被代理的机器，外界看到的只是代理服务器
• 透明代理：顾名思义，它在传输过程中是“透明开放”的，外界既知道代理，也知道客户端
• 正向代理：靠近客户端，代表客户端向服务器发送请求
• 反向代理：靠近服务器端，代表服务器响应客户端的请求

CDN，实际上就是一种代理，它代替源站服务器响应客户端的请求，通常扮演着透明代理和反向代理的角色。

由于代理在传输过程中插入了一个“中间层”，所以可以在这个环节做很多事， 比如：

• 负载均衡：把访问请求均匀分散到多台机器，实现访问集群化
• 内容缓存：暂存上下行的数据，减轻后端的压力
• 安全防护：隐匿 IP, 使用 WAF 等工具抵御网络攻击，保护被代理的机器
• 数据处理：提供压缩、加密等额外的功能

关于 HTTP 的代理还有一个特殊的“代理协议”（proxy protocol），它由知名的代理软件 HAProxy 制订。