与HTTP相关的各种协议

TCP/IP

TCP/IP协议是目前网络世界"事实上"的标准通信协议,实际上是一系列网络通信协议的统称,其中最核心的两个协议是 TCP和IP,其他的还有 UDP、ICMP、ARP 等等,共同构成了一个复杂但有层次的协议栈。

这个协议栈有四层,最上层是"应用层",最下层是"链接层",TCP 和 IP 则在中间:TCP属于"传输层",IP属于"网际层"。
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,在未来的几十年里应该是足够用了。
TCP协议是"Transmission Control Protocol"的缩写,意思是"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。因为互联网上最流行的是 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

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是方便了,但对于人类来说却既难以记忆又难以输入。

于是"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。设想一下,你是愿意记"3.125.197.172"这样枯燥的数字,还是"nginx.org"这样的词组呢?

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,最右边的被称为"顶级域名"。对于顶级域名,可能你随口就能说出几个,例如表示商业公司的"com"、表示教育机构的"edu",表示国家的"cn""uk"等,买火车票时的域名还记得吗?是"www.12306.cn"。

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,下面再有许多的顶级 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

URIUniform 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 URLUniform 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。

拿 Nginx 网站来举例,看一下 URI 是什么样子的:

bash 复制代码
http://nginx.org/en/download.html

URI 主要有三个基本的部分构成:

1.协议名:即访问该资源应当使用的协议,在这里是"http";

2.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"nginx.org";

3.路径:即资源在主机上的位置,使用"/"分隔多级目录,在这里是"/en/download.html"。

HTTPS

HTTPS的全称是"HTTP over SSL/TLS",也就是运行在SSL/TLS协议上的 HTTP。
SSL/TLS,而不是TCP/IP,它是一个负责加密通信的安全协议,建立在TCP/IP之上,所以也是个可靠的传输协议,可以被用作 HTTP 的下层。

因为 HTTPS 相当于"HTTP+SSL/TLS+TCP/IP",其中的"HTTP"和"TCP/IP"我们都已经明白了,只要再了解一下 SSL/TLS,HTTPS 也就能够轻松掌握。

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 使用了许多密码学最先进的研究成果,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,为 HTTP 套上一副坚固的盔甲。

你可以在今后上网时留心看一下浏览器地址栏,如果有一个小锁头标志,那就表明网站启用了安全的 HTTPS 协议,而 URI 里的协议名,也从"http"变成了"https"。

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:

1.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;

2.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;

3.正向代理:靠近客户端,代表客户端向服务器发送请求;

4.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有意思的事情,比如:

1.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;

2.内容缓存:暂存上下行的数据,减轻后端的压力;

3.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;

4.数据处理:提供压缩、加密等额外的功能。

此文章为10月Day 14学习笔记,内容来源于极客时间《透视 HTTP 协议》

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