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报文结构

  • 你也许对 TCP/UDP 的报文格式有所了解,拿 TCP 报文来举例,它在实际要传输的数据之前附加了一个 20 字节的头部数据,存储 TCP 协议必须的额外信息,例如发送方的端口号、接收方的端口号、包序号、标志位等等
  • 有了这个附加的 TCP 头,数据包才能够正确传输,到了目的地后把头部去掉,就可以拿到真正的数据。

HTTP 协议也是与 TCP/UDP 类似,同样也需要在实际传输的数据前附加一些头数据,不过与 TCP/UDP 不同的是,它是一个“纯文本”的协议,所以头数据都是 ASCII 码的文本,可以很容易地用肉眼阅读,不用借助程序解析也能够看懂

HTTP 协议的请求报文和响应报文的结构基本相同,由三大部分组成

  • 起始行(start line):描述请求或响应的基本信息;
  • 头部字段集合(header):使用 key-value 形式更详细地说明报文;
  • 消息正文(entity):实际传输的数据,它不一定是纯文本,可以是图片、视频等二进制数据

这其中前两部分起始行和头部字段经常又合称为“请求头”或“响应头”,消息正文又称为“实体”,但与“header”对应,很多时候就直接称为“body”。

HTTP 协议规定报文必须有 header,但可以没有 body,而且在 header 之后必须要有一个“空行”,也就是“CRLF”,十六进制的“0D0A”。

所以,一个完整的 HTTP 报文就像是下图的这个样子,注意在 header 和 body 之间有一个“空行”

说到这里,我不由得想起了一部老动画片《大头儿子和小头爸爸》,你看,HTTP 的报文结构像不像里面的“大头儿子”?

报文里的 header 就是“大头儿子”的“大头”,空行就是他的“脖子”,而后面的 body 部分就是他的身体了。

看一下我们之前用 Wireshark 抓的包吧。

在这个浏览器发出的请求报文里,第一行“GET / HTTP/1.1”就是请求行,而后面的“Host”“Connection”等等都属于 header,报文的最后是一个空白行结束,没有 body。

在很多时候,特别是浏览器发送 GET 请求的时候都是这样,HTTP 报文经常是只有 header 而没 body,相当于只发了一个超级“大头”过来,你可以想象的出来:每时每刻网络上都会有数不清的“大头儿子”在跑来跑去。

不过这个“大头”也不能太大,虽然 HTTP 协议对 header 的大小没有做限制,但各个 Web 服务器都不允许过大的请求头,因为头部太大可能会占用大量的服务器资源,影响运行效率。

请求行

了解了 HTTP 报文的基本结构后,我们来看看请求报文里的起始行也就是请求行(request line),它简要地描述了客户端想要如何操作服务器端的资源。

请求行由三部分构成

  • 请求方法:是一个动词,如 GET/POST,表示对资源的操作;
  • 请求目标:通常是一个 URI,标记了请求方法要操作的资源;
  • 版本号:表示报文使用的 HTTP 协议版本

这三个部分通常使用空格(space)来分隔,最后要用 CRLF 换行表示结束。

状态行

比起请求行来说,状态行要简单一些,同样也是由三部分构成:

  • 版本号:表示报文使用的 HTTP 协议版本;
  • 状态码:一个三位数,用代码的形式表示处理的结果,比如 200 是成功,500 是服务器错误;
  • 原因:作为数字状态码补充,是更详细的解释文字,帮助人理解原因

头部字段

请求行或状态行再加上头部字段集合就构成了 HTTP 报文里完整的请求头或响应头,我画了两个示意图,你可以看一下。

请求头和响应头的结构是基本一样的,唯一的区别是起始行,所以我把请求头和响应头里的字段放在一起介绍。

头部字段是 key-value 的形式,key 和 value 之间用“:”分隔,最后用 CRLF 换行表示字段结束。比如在“Host: 127.0.0.1”这一行里 key 就是“Host”,value 就是“127.0.0.1”。

HTTP 头字段非常灵活,不仅可以使用标准里的 Host、Connection 等已有头,也可以任意添加自定义头,这就给 HTTP 协议带来了无限的扩展可能。

不过使用头字段需要注意下面几点:

  • 字段名不区分大小写,例如“Host”也可以写成“host”,但首字母大写的可读性更好;
  • 字段名里不允许出现空格,可以使用连字符“-”,但不能使用下划线“_”。例如,“testname”是合法的字段名,而“test name”“test_name”是不正确的字段名;
  • 字段名后面必须紧接着“:”,不能有空格,而“:”后的字段值前可以有多个空格;
  • 字段的顺序是没有意义的,可以任意排列不影响语义;
  • 字段原则上不能重复,除非这个字段本身的语义允许,例如 Set-Cookie

总结

  • HTTP 报文结构就像是“大头儿子”,由“起始行 + 头部 + 空行 + 实体”组成,简单地说就是“header+body”;
  • HTTP 报文可以没有 body,但必须要有 header,而且 header 后也必须要有空行,形象地说就是“大头”必须要带着“脖子”;
  • 请求头由“请求行 + 头部字段”构成,响应头由“状态行 + 头部字段”构成;
  • 请求行有三部分:请求方法,请求目标和版本号;
  • 状态行也有三部分:版本号,状态码和原因字符串;
  • 头部字段是 key-value 的形式,用“:”分隔,不区分大小写,顺序任意,除了规定的标准头,也可以任意添加自定义字段,实现功能扩展;
  • HTTP/1.1 里唯一要求必须提供的头字段是 Host,它必须出现在请求头里,标记虚拟主机名

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Contributors: guoli