应⽤层协议HTTP

HTTP协议

虽然我们说,应⽤层协议是我们程序猿⾃⼰定的.但实际上,已经有⼤佬们定义了⼀些现成的,⼜⾮常好
⽤的应⽤层协议,供我们直接参考使⽤.HTTP(超⽂本传输协议)就是其中之⼀。

在互联⽹世界中，HTTP（HyperText Transfer Protocol，超⽂本传输协议）是⼀个⾄关重要的协议。
它定义了客⼾端（如浏览器）与服务器之间如何通信，以交换或传输超⽂本（如HTML⽂档）。

• HTTP协议是客⼾端与服务器之间通信的基础。
• 客⼾端通过HTTP协议向服务器发送请求，服务器收到请求后处理并返回响应。
• HTTP协议是⼀个⽆连接、⽆状态的协议，即每次请求都需要建⽴新的连接，且服务器不会保存客⼾端的状态信息

认识URL

平时我们俗称的"⽹址"其实就是说的URL

urlencode和urldecode

像/ ? :等这样的字符,已经被 url 当做特殊意义理解了.因此这些字符不能随意出现.
⽐如,某个参数中需要带有这些特殊字符,就必须先对特殊字符进⾏转义.
转义的规则如下:
将需要转码的字符转为16进制，然后从右到左，取4位(不⾜4位直接处理)，每2位做⼀位，前⾯加
上%，编码成%XY格式
例如:

“+“被转义成了”%2B”
urldecode就是urlencode的逆过程;
urllencode工具

HTTP协议请求与响应格式

HTTP请求

• ⾸⾏: [⽅法] + [url] + [版本]
• Header:请求的属性,冒号分割的键值对;每组属性之间使⽤ \r\n 分隔;遇到空⾏表⽰ Header
  部分结束
• Body:空⾏后⾯的内容都是Body.Body允许为空字符串.如果Body存在,则在Header中会有⼀个
  Content-Length属性来标识Body的⻓度;
  

HTTP响应

• ⾸⾏: [版本号] + [状态码] + [状态码解释]
• Header: 请求的属性,冒号分割的键值对;每组属性之间使⽤\r\n分隔;遇到空⾏表⽰Header部分结
  束
• Body:空⾏后⾯的内容都是Body.Body允许为空字符串.如果Body存在,则在Header中会有⼀个
  Content-Length属性来标识Body的⻓度;如果服务器返回了⼀个html⻚⾯,那么html⻚⾯内容就
  是在body中.

HTTP的⽅法

其中最常⽤的就是GET⽅法和POST⽅法

GET⽅法

⽤途：⽤于请求URL指定的资源。

⽰例： GET /index.html HTTP/1.1

特性：指定资源经服务器端解析后返回响应内容。

POST⽅法

⽤途：⽤于传输实体的主体，通常⽤于提交表单数据。

⽰例： POST /submit.cgi HTTP/1.1

特性：可以发送⼤量的数据给服务器，并且数据包含在请求体中

PUT⽅法

⽤途：⽤于传输⽂件，将请求报⽂主体中的⽂件保存到请求URL指定的位置。

⽰例： PUT /example.html HTTP/1.1

特性：不太常⽤，但在某些情况下，如RESTful API中，⽤于更新资源。

HEAD⽅法

⽤途：与GET⽅法类似，但不返回报⽂主体部分，仅返回响应头。

⽰例： HEAD /index.html HTTP/1.1

特性：⽤于确认URL的有效性及资源更新的⽇期时间等。

DELETE⽅法

⽤途：⽤于删除⽂件，是PUT的相反⽅法。

⽰例： DELETE /example.html HTTP/1.1

特性：按请求URL删除指定的资源。

OPTIONS⽅法

⽤途：⽤于查询针对请求URL指定的资源⽀持的⽅法。

⽰例： OPTIONS * HTTP/1.1

特性：返回允许的⽅法，如GET、POST等。

HTTP的状态码

最常⻅的状态码,⽐如 200(OK), 404(Not Found), 403(Forbidden), 302(Redirect,重定向),504(Bad
Gateway)

关于重定向的验证，以301为代表
HTTP状态码301（永久重定向）和302（临时重定向）都依赖Location选项。以下是关于两者依赖
Location选项的详细说明：

HTTP状态码301（永久重定向）

• 当服务器返 HTTP 301状态码时，表⽰请求的资源已经被永久移动到新的位置。
• 在这种情况下，服务器会在响应中添加⼀个Location头部，⽤于指定资源的新位置。这个Location
  头部包含了新的URL地址，浏览器会⾃动重定向到该地址。
  例如，在HTTP响应中，可能会看到类似于以下的头部信息：

HTTP/1.1 301 Moved Permanently\r\n
Location: https://www.new-url.com\r\n

HTTP状态码302（临时重定向）

• 当服务器返回 HTTP 302状态码时，表⽰请求的资源临时被移动到新的位置。
• 同样地，服务器也会在响应中添加⼀个Location头部来指定资源的新位置。浏览器会暂时使⽤新的
  URL进⾏后续的请求，但不会缓存这个重定向。
  例如，在HTTP响应中，可能会看到类似于以下的头部信息：

HTTP/1.1 302 Found\r\n
Location: https://www.new-url.com\r\n

总结：⽆论是HTTP 301还是HTTP 302重定向，都需要依赖Location选项来指定资源的新位置。
这个Location选项是⼀个标准的HTTP响应头部，⽤于告诉浏览器应该将请求重定向到哪个新的URL地址。

HTTP常⻅Header

• Content-Type: 数据类型(text/html等)
• Content-Length: Body的⻓度
• Host: 客⼾端告知服务器, 所请求的资源是在哪个主机的哪个端⼝上;
• User-Agent: 声明⽤⼾的操作系统和浏览器版本信息;
• Referer: 当前⻚⾯是从哪个⻚⾯跳转过来的;
• Location: 搭配3xx状态码使⽤, 告诉客⼾端接下来要去哪⾥访问;
• Cookie: ⽤于在客⼾端存储少量信息. 通常⽤于实现会话(session)的功能;

关于connection报头

HTTP中的 Connection 字段是HTTP报⽂头的⼀部分，它主要⽤于控制和管理客⼾端与服务器之间
的连接状态

核⼼作⽤

• 管理持久连接： Connection 字段还⽤于管理持久连接（也称为⻓连接）。持久连接允许客⼾端
  和服务器在请求/响应完成后不⽴即关闭TCP连接，以便在同⼀个连接上发送多个请求和接收多个响
  应。

持久连接（⻓连接）

• HTTP/1.1：在HTTP/1.1协议中，默认使⽤持久连接。当客⼾端和服务器都不明确指定关闭连接
  时，连接将保持打开状态，以便后续的请求和响应可以复⽤同⼀个连接。
• HTTP/1.0：在HTTP/1.0协议中，默认连接是⾮持久的。如果希望在HTTP/1.0上实现持久连接，需
  要在请求头中显式设置 Connection: keep-alive 。

语法格式

• Connection: keep-alive ：表⽰希望保持连接以复⽤TCP连接。
• Connection: close ：表⽰请求/响应完成后，应该关闭TCP连接。

下⾯附上⼀张关于HTTP常⻅header的表格

最简单的HTTP服务器

实现⼀个最简单的HTTP服务器,只在⽹⻚上输出"hello world";只要我们按照HTTP协议的要求构造数
据,就很容易能做到

#include <iostream>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <strings.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>

#define default_backlog 5

int main(int argc, char* argv[])
{
    if(argc != 3)
    {
        std::cout << "Usage " << argv[0] << " ip port" << std::endl;
        exit(1);
    }

    int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if(sock < 0)
        exit(1);
    
    std::string ip = argv[1];
    uint16_t port = std::stoi(argv[2]);

    sockaddr_in addr;
    bzero(&addr, sizeof(addr));
    addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip.c_str());
    addr.sin_family = AF_INET;
    addr.sin_port = htons(port);

    int b = bind(sock, (const sockaddr*)&addr, sizeof(addr));
    if(b < 0)
        exit(1);

    int l = listen(sock, default_backlog);
    if(l < 0)
        exit(1);

    while(true)
    {
        sockaddr_in client_addr;
        socklen_t len;

        int sockfd = accept(sock, (sockaddr*)&client_addr, &len);
        if(sockfd < 0)
            continue;
        
        char input_buffer[5120] = { 0 };
        int r = read(sockfd, input_buffer, sizeof(input_buffer) - 1);
        if(r < 0)
            return 1;
        
        std::cout << "[Request] " << input_buffer << std::endl;

        char buffer[1024] = { 0 };
        const char* hello = "<h1>Hello World</h1>";

        sprintf(buffer, "HTTP /1.0 200 OK\nContent-Length: %lu\n\n%s", strlen(hello), hello);

        write(sockfd, buffer, sizeof(buffer));
    }

    return 0;
}

此处我们使⽤8081端⼝号启动了HTTP服务器.虽然HTTP服务器⼀般使⽤80端⼝,
但这只是⼀个通⽤的习惯.并不是说HTTP服务器就不能使⽤其他的端⼝号.

favicon.ico 是⼀个⽹站图标，通常显⽰在浏览器的标签⻚上、地址栏旁边或收藏夹中。
这个图标的⽂件名favicon 是"favorite icon" 的缩写，⽽ .ico 是图标的⽂件格式。
浏览器在发起请求的时候，也会为了获取图标⽽专⻔构建http请求，我们不管它。