Linux网络（九）：从 URL 到 HTTP 报文：彻底搞懂 HTTP 请求与响应，并手写一个简单的 HTTP 服务器

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文章目录

概要&序論
一、什么是HTTP协议？
二、从分析URL（网址）初步看HTTP协议
- 2.1协议
- 2.2域名
- 2.3资源访问路径
- - [2.3.1在网络中，如何定义 "资源"](#2.3.1在网络中，如何定义 “资源”)
  - 2.3.2网络资源存放的路径
- 2.4我们如何访问资源
- [2.5 总结](#2.5 总结)
- Tips:urlencode和urldecode（补充内容）
三、HTTP请求与响应格式
四、设计一个简单的HTTP服务器------参考源码

概要&序論

Hello，大家好，我是此方。在第七期的时候，我们讲解了如何去自定义一个应用层协议，虽然我们说，应用层协议是我们程序员自己定的 。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。 本文开始的连续多篇内容，我们就开始详细讲解HTTP协议。

一、什么是HTTP协议？

给一个课本定义 ：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。

它定义了客户端（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协议是客户端与服务器之间通信的基础。客户端通过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户端的状态信息。

二、从分析URL（网址）初步看HTTP协议

2.1协议

前面这个https 或者说 http表示获取资源采用的协议。像一些成熟的协议，端口号都是固定的，比如：https: 443，http: 80，ssh: 22。这也印证了：0~1023的端口号不能随便用。

2.2域名

你可以简单的理解，域名就是IP地址。域名转化为IP地址访问，就是去访问这个公司的服务器。直接用这个公司的IP为什么不好？因为IP地址没有表意性。

2.3资源访问路径

2.3.1在网络中，如何定义 "资源"

先来理解一下什么是资源？

你想想，人的上网行为可以概括为哪些？就两种

从远端拿下来数据。

将自己本地的数据上传到远端。

这些数据可以是什么呢？短视频、视频、网页、图片、音频...... 。没有获取它的时候，这些资源在哪里？答案是：Linux 服务器内部 。以什么形式存在呢？答案是：一个文件就是"资源"。

2.3.2网络资源存放的路径

回到这里，于是我们看到，/Z2314246476?spm=1000.2115.3001.5343就可以理解为一种资源存放的路径。前面的这个"/"，就是Web根目录，注意：Web根目录不是Linux的根目录，这里必须先埋下一个伏笔。 。中间的这些"/"，就是Linux的路径分隔符。资源就是服务器下对应的资源。

2.4我们如何访问资源

首先，运营商给我们建设了域名服务器。我们用浏览器输入URL访问这个域名服务器，域名服务器解析域名，返回一个IP地址。然后浏览器就可以拿着这个IP地址 + 端口号（取决于你采用的协议HTTP或是HTTPS）访问对应的服务器，根据域名后面的资源访问路径获取对应的资源。

运营商的域名服务器里存着一本庞大的"电话簿"------DNS 记录表。当你在浏览器输入域名时，服务器就会在这本"电话簿"里检索，将域名精准翻译成对应的 IP 地址。

我们去ping一个百度的网址，可以看到正在 Ping www.a.shifen.com $2409:8c54:870:187:0:ff:b0d9:bb1c$ 具有 32 字节的数据: ，这里面的 $2409:8c54:870:187:0:ff:b0d9:bb1c$ 就是IP地址，IP地址+端口号，也就是协议+域名就可以访问目标服务器。

Tips:为什么这个IP地址看起来这么奇怪？因为这是IPv6的地址。我们平常看到的是IPv4。

bash 复制代码

PS C:\Windows\System32\WindowsPowerShell\v1.0> ping www.baidu.com

正在 Ping www.a.shifen.com [2409:8c54:870:187:0:ff:b0d9:bb1c] 具有 32 字节的数据:
来自 2409:8c54:870:187:0:ff:b0d9:bb1c 的回复: 时间=551ms
来自 2409:8c54:870:187:0:ff:b0d9:bb1c 的回复: 时间=529ms
来自 2409:8c54:870:187:0:ff:b0d9:bb1c 的回复: 时间=352ms
来自 2409:8c54:870:187:0:ff:b0d9:bb1c 的回复: 时间=597ms

2409:8c54:870:187:0:ff:b0d9:bb1c 的 Ping 统计信息:
    数据包: 已发送 = 4，已接收 = 4，丢失 = 0 (0% 丢失)，
往返行程的估计时间(以毫秒为单位):
    最短 = 352ms，最长 = 597ms，平均 = 507ms
PS C:\Windows\System32\WindowsPowerShell\v1.0>

做一些历史补充，以下框出来的两个字段曾经有，现在已经被废弃了。

2.5 总结

从 HTTP 的角度来看，"资源"本质上就是存储在 Linux 服务器特定路径下的文件。

我们在 URL 中看到的协议与端口号（http/https:port） 、域名（映射具有唯一性的 IP 地址）以及路径（目标机器上特定路径的文件） ，这三者共同构成了全网内唯一的文件定位。

因此，超文本传输协议的本质就是用来传递文件的，其底层依然是基于 Socket 实现的网络通信！！！！

Tips:urlencode和urldecode（补充内容）

我们尝试去搜索一下这个内容：hello: //@world 。

可以看到，在搜索框中输入的特殊字符在 URL 中变成了像 %20、%3A、%2F、%40 这样的一串字符。

像 :、/、@ 以及空格等字符，在 URL 中具有特殊的用途或分隔含义。如果这些字符直接出现在 URL 的参数中，会导致客户端或服务器在解析 URL 时发生混淆，进而引发解析失败。

为了避免歧义，客户端（如浏览器）在向服务器发送请求前，会自动将 URL 中的特殊字符转码为十六进制形式，这个转码的过程就称为 urlencode 。当服务器接收到请求后，再将其还原为原始字符，这个解码的过程则称为 urldecode 。

这种由浏览器负责 urlencode 编码、服务器负责 urldecode 解码的交互模式，正是典型的 B/S（Browser/Server）架构模式。我们以前写的是C/S。

转义规则：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

三、HTTP请求与响应格式

3.1Http请求的格式

3.1.1请求格式的内容有哪些

找到了一个HTTP请求报文，我们来分析一下。

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的长度。（后面详细讲）

HTTP的底层是TCP，我们在后面的代码中会体会到。

把上面的报文抽象一下，我们会得到这样一个结构图：

3.1.2请求格式的细节

整个 HTTP 请求报文在网络传输中，本质上就可以被理解为一个具有多行的字符串。

3.1.2.1HTTP协议如何做到报头和有效载荷分离？

HTTP 协议以空行（\r\n）作为报头与有效载荷的分隔符。在解析报文时，系统按行读取，当读取到一个只有换行符的空行时，就意味着请求报头（Header）部分结束，紧接着后续的内容即为有效载荷（Body）。

3.1.2.2HTTP协议如何做序列化和反序列化

HTTP 协议的序列化与反序列化过程非常直接，它并没有依赖任何复杂的第三方库，而是直接使用特殊字符进行字符串的拼接与切割。在发送端，将内存中的结构化请求数据按规范拼接为字符串（序列化）；在接收端，则通过匹配特殊字符将该字符串重新解析提取为结构化对象（反序列化）。

3.2Http响应的格式

3.2.1响应格式的内容有哪些

找到了一个HTTP响应报文，我们来分析一下。

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的长度; 如果服务器返回了一个html页面, 那么html页面内容就是在body中。

四、设计一个简单的HTTP服务器------参考源码

都是手写代码，可能会有bug，如果有，非常欢迎大佬指出私信。量真的太大了，我把仓库贴一下： （目前仓库还在建设中，Readme还没有写。）Konata's Network-Programming

好的本期内容就到这里，如果对你有帮助，还不要忘记点赞三联支持。我是此方，我们下期再见。bye!