Linux学习之路-http通信原理

http 通信原理

应用通讯的基本模型分析

基本通讯流程：

        客户端http应用使用本机IP+随机注册生成的TCP端口，形成套接字socket，调用系统socket api 再经过网络层、数据链路层、物理层层层封装，把数据送达请求的服务器，经过层层解封，送达对应的http服务监听的套接字socket监听的相应的端口上。

期间涉及到的N种技术：

(1)TCP 和UDP协议

    TCP 特点：

        a. 面向连接：收发数居前必须和对方建立可靠连接，一个连接必须经过3次握手

        简单过程：

        主机A向主机B发出连接请求数据包：“我想给你发数据，可以吗？”，这是第一次对话；主机B向主机A发送同意连接和要求同步（同步就是两台主机一个在发送，一个在接收，协调工作）的数据包：“可以，你什么时候发？”，这是第二次对话；主机A再发出一个数据包确认主机B的要求同步：“我现在就发，你接着吧！”，这是第三次对话。三次“对话”的目的是使数据包的发送和接收同步，经过三次“对话”之后，主机A才向主机B正式发送数据。            

        详细过程：

        TCP 三次握手过程

            a 主机A通过向主机B 发送一个含有同步序列号的标志位的数据段给主机B ,向主机B 请求建立连接,通过这个数据段,主机A告诉主机B 两件事:我想要和你通信;你可以用哪个序列号作为起始数据段来回应我.

             b 主机B 收到主机A的请求后,用一个带有确认应答(ACK)和同步序列号(SYN)标志位的数据段响应主机A,也告诉主机A两件事:我已经收到你的请求了,你可以传输数据了;你要用哪佧序列号作为起始数据段来回应我

             c 主机A收到这个数据段后,再发送一个确认应答,确认已收到主机B 的数据段:"我已收到回复,我现在要开始传输实际数据了

        这样3次握手就完成了,主机A和主机B 就可以传输数据了.

        3 次握手的特点：

            没有应用层的数据

            SYN 这个标志位只有在TCP建产连接时才会被置1

            握手完成后SYN标志位被置0

        TCP 建立连接要进行3次握手,而断开连接要进行4次

             a 当主机A完成数据传输后,将控制位FIN置1,提出停止TCP连接的请求

            b  主机B收到FIN后对其作出响应,确认这一方向上的TCP连接将关闭,将ACK置1

            c 由B 端再提出反方向的关闭请求,将FIN置1

            d 主机A对主机B的请求进行确认,将ACK置1,双方向的关闭结束.

        由TCP的三次握手和四次断开可以看出,TCP使用面向连接的通信方式,大大提高了数据通信的可靠性,使发送数据端和接收端在数据正式传输前就有了交互,为数据正式传输打下了可靠的基础

         b. 流量控制、滑动窗口

    UDP 特点:无连接、尽力传输、面向报文

        两者区别：

                1. 基于连接与无连接

                2. 对系统资源的要求（TCP较多，UDP少）

                3.UDP 程序结构较简单

                4. 流模式与数据报模式

                5.TCP 保证数据正确性，UDP可能丢包，TCP保证数据顺序，UDP不保证。

        TCP,UDP 端口号的分配：

                0-1023 系统固定使用

                1024-49151 系统使用，一般也可以申请使用

                41952-65535 用户使用

(2) 套接字socket

        用途：同一主机或不同主机间，进程间通讯的一种实现，即IPC的一种实现

        类型有3种：TCP套接字、UDP套接字、RAW套接字

(3)html 语言： HTML 是网络的通用语言,一种简单、通用的全置标记语言。

            其中包含：

                    CSS 样式表、javascript

                    MIME ：多用途互联网邮件扩展类型。是设定某种扩展名的文件用一种应用程序来打开的方式类型，当该扩展名文件被访问的时候，浏览器会自动使用指定应用程序来打开

(4)http: 超文本传输协议 （HTTP，HyperText Transfer Protocol)是互联网上应用最为广泛的一种网络协议.默认端口为80

            协议版本：

                    HTTP/0.9 ：原型版本，功能简陋

                    HTTP/1.0 ：第一个广泛使用的版本，支持MIME

                    HTTP/1.1: 增强了缓存功能

                    HTTP/2.0 ：

(5)URI: 统一资源标识符 （Uniform Resource Identifier)是一个用于标识某一互联网资源名称的字符串

            URL:URL 是URI命名机制的一个子集

实例：一个网站访问的完整http请求、请求处理过程

客户端请求：

            http 应用注册一个随机端口，加上本机IP，调用socket api 向服务器发出请求

服务器请求处理：

            (1) 建立或处理连接(tcp连接)：接收请求或拒绝请求

            (2) 接收请求（请求报文中对某资源的一次请求的过程，服务器httpd服务对于请求的处理模式,根据实际设定来使用）

                并发访问响应模型（Web I/O）：

                (*) 单进程I/O结构：启动一个进程处理用户请求，而且一次只处理一个；多个请求被串行响应；

                (*) 多进程I/O结构：并行启动多个进程，每个进程响应一个请求；

                (*) 复用I/O结构：一个进程响应n个请求；

                    - 多线程模型：一个进程生成N个线程，每个线程响应一个用户请求；

                    - 事件驱动：event-driven，一个进程直接相应多个请求

                (*) 复用的多进程I/O结构：启动多个（m）进程，每个进程响应n个请求；

                    也就是event生成多个进程，让这些进程每一个直接相应多个请求

            (3) 处理请求，对请求报文进行解析，获取请求的资源及请求的方法等信息（分析报文首部信息）

                报文首部简介：

                <method> <URL> <VERSION> 起始行，方法，url，版本

                Host: www.magedu.com   请求的主机名称

                ...

            (4) 访问资源，获取请求报文中请求的资源

                根据报文的信息，和web服务器资源路径映射方式：

                (a) docroot

                (b) alias

                (c) 虚拟主机docroot

                (d) 用户家目录docroot

                例如请求的是一个网页的图片，就根据实际路径进行系统调用读取图片

            (5) 构建响应报文

                资源准备好后，根据资源设定MIME类型，有几种设定方法：

                1. 显式分类：

                2. 魔法分类：自动测试该资源和设定

                3. 协商分类：和客户协商决定

                如果客户端需要的资源不在本机，可做URL重定向：

                web 服务构建的响应并非客户端请求的资源，而是资源另外一个访问路径；

 
            (6) 发送响应报文

            (7) 记录日志

至此，一个基本的通信流程，会涉及到的技术有：TCP、UDP、套接字socket、html语言、http协议、http服务响应模型、http报文、URL

本文出自 “天真小同志” 博客，请务必保留此出处http://dengxi.blog.51cto.com/4804263/1699317

原文：http://dengxi.blog.51cto.com/4804263/1699317