基于Socket实现的最简单的Web服务器【ASP.NET原理分析】

通常,我们借助浏览器(通常是IE,FireFox或者Chrome)浏览网页,例如,我们在地址栏中输入DebugLZQ的博客网址DebugLZQ - 博客园,回车之后,就会在浏览器的窗口中看到Debug的主页,如下图所示:

在这个简单的操作背后影藏了巨大的复杂性。

我们在地址栏中输入的内容称为通用资源标记符(Universal Resource Identifier,URI)它有很多种样式,在Web中我们通常称为统一资源定位符(Uniform Resource Locator,URL)的形式,它的格式如下: 

协议://主机.端口号绝对路径\[?参数] 

DebugLZQ - 博客园中,http表示协议名称;www.cnblogs.com表示主机的地址;可选的端口号没有出现,那么,将使用http协议默认的端口号80;绝对路径为/DebugLZQ/;在这个例子中没有参数出现。

在.NET中,不管是URI还是URL,都使用定义在System命名空间中得URI类来进行处理。对应上面的介绍,这个类定义了5个属性,分别对应5个组成部分,如下所示:

    Scheme:协议的名称

    Host:取得URI地址中得主机部分

    Port:取得端口号

    AbsolutePath:绝对路径部分

    Query:URI地址中得参数部分

下面的例子演示了地址中各个部分:

|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; namespace URI说明 { ``class Program ``{ ``static void Main(``string``[] args) ``{ ``System.Uri DebugLZQAddress = ``new Uri(``"http://www.cnblogs.com/DebugLZQ/"``); ``Console.WriteLine(``"Scheme: {0}"``,DebugLZQAddress.Scheme ); ``Console.WriteLine(``"Host: {0}"``, DebugLZQAddress.Host ); ``Console.WriteLine(``"Port: {0}"``, DebugLZQAddress.Port ); ``Console.WriteLine(``"AbsolutePath: {0}"``, DebugLZQAddress.AbsolutePath ); ``Console.WriteLine(``"Query: {0}"``, DebugLZQAddress.Query ); ``} ``} } |

  输出结果如下:

其中绝对路径部分使用类似于Unix的文件目录的形式来描述服务器中得资源,这个绝对路径呗传送到服务器之后,在Web服务器上通常被称为虚拟路径。

我们在地址栏输入URL后,如何找到服务器呢?互联网上的主机千千万,我们要访问的服务器是互联网上数千万台服务器中得一台,它很可能远在地球的另一边。浏览器要找到服务器,需要提供服务器的网络地址。

在当前的TCP/IP协议下,所谓服务器的网络地址,就是一个IP地址,目前我们使用IPv4的地址,即IP协议第4个版本规定的地址,每个地址由四个字节共32位组成。理论上将,可以表示4G个网络地址。通常我们用远点分隔四个数字来表示一个地址,每个数字对应地址的一个字节,例如,微软的IP地址为:207.46.19.254,直接在地址栏中输入http://207.46.19.254也可以访问网页。

但是,这些数字实在很难让人记忆,人们更愿意通过一个有意义的名字来找到一台主机。在经历了短暂得互联网初期阶段之后,1983年,保罗·莫卡派(Paul Mockapetris)发明了域名系统,这样,在互联网上,我们可以为IP地址起一个有意义的名字以方便找寻主机,这个名字成为域名。比如,微软Web服务器的域名为www.microsoft.com,这个名字对应实际IP地址为207.46.19.254。

虽然这个名字很好记,但是只有这个名字并不能直接找到微软的Web服务器,必须建立起名字和IP地址之间的对应关系。这个工作由域名服务器DNS (即Domain Name Server)完成。DNS服务器提供一个列私语分层的通讯录,允许用户通过域名来查找对应的地址,或者完成通过地址来查找对应的域名。通常情况下,互联网服务商已经为我们自动设置了DNS服务器,因此可以简单地通过www.microsoft.com域名找到微软的Web服务器。

找到服务器之后,需要将请求从我们的客户端传输到服务器,那么,两台计算机是如何通信的呢?他们如何才能理解彼此发送的数据呢?这就需要提到协议。

当浏览器寻找到Web服务器的地址之后,浏览器帮助我们把对服务器的请求转换为一系列参数发送给Web服务器。服务器受到浏览器发来的请求参数之后,将会分析这些数据,并进行处理。然后向浏览器回应处理的结果,也就是一些新的数据;这些数据通常是HTML网页或者图片。浏览器收到之后,解析这些数据,将它们呈现在浏览器的窗口中,这就是我们看到的网页。

在浏览器与Web服务器的对话中,需要使用双方都能够理解的语法规范进行通信,这种程序之间进行通信的语法规范,我们称之为协议。协议有许多种,根据国际标准化组织ISO的网络参考模型,程序与程序之间的通信可分为7层,从低到高依次为:物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。每层都有自己对应的协议。比如,应用层之间的协议我们称之为应用层协议。不同的应用程序可能有着不同的应用层协议。同一层的协议也可能有很多种。

浏览器与Web服务器之间的协议是应用层协议,当前,我们主要遵循的协议为HTTP/1.1。HTTP协议是Web开发的基础,这是一个无状态的协议,客户机与服务器之间通过请求和相应完成一次会话(Session)。每次会话中,通信双方发送的数据称为消息(Message),消息分两种:请求消息和回应消息。

消息的格式如图所示。

图DebugLZQ用绘图画的,不太美观。吼吼。。。 博友心声:真丑。。。

每个消息可能由三部分组成,第一部分为请求行或者回应的状态行,第二部分为消息的头部,第三部分为消息体部分。消息头部分和消息体部分使用一个空行进行分隔。

通常情况下,我们在客户端使用浏览器来访问服务器,浏览器软件帮助我们构造所有的请求消息。使用Fiddler软件,可以帮助我们检测到浏览器与服务器之间的通信内容,如图所示。

上图右上部为浏览器请求的内容,可以看到,第一行为请求行,请求的内容为:

GET Your request has been blocked. This could be due to several reasons. HTTP/1.1

下面的连续N行为请求头部分,然后是一个空行,由于是GET请求,所以没有请求体部分。

图右下部为服务器回应的内容,第一行为回应的状态行,HTTP/1.1 200 OK表示请求的内容可以找到,但是需要到另外的地址去取。下面的15行为回应的头部。一个空行分隔了回应的头部和回应体部分,回应体中为一个简单的HTML网页。

HTTP协议定义了内容的格式,这是一个应用层的协议,应用层协议的内容需要通过传输层在浏览器和服务器之间传送,TCP/IP协议是ISO网络参考模型的一种实现。在TCP/IP协议中,与网络程序员相关的主要有两层:传输层和应用层。

传输层协议负责解决数据传输问题,包括数据通行的可靠性问题。传输层依赖更底层的网络层来完成实际的数据传输,在TCP/IP网络协议中,负责可靠通信的传输层协议为TCP协议。而网络层一般用网络驱动来实现,普通的程序员不会涉及;在TCP/IP协议中,网络层的协议为IP协议。

应用层用于在特定的应用程序之间传输数据。HTTP协议就是TCP/IP协议中专门用于浏览器与Web服务器之间通信的应用层协议。应用层协议依赖于传输层协议完成数据传输,传输层协议依赖于网络层协议王城数据传输,他们之间的关系如下图(浏览器与服务器之间网络通信的传输过程):

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