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HTTP基础知识 ​

HTTP简介 ​

HTTP（HyperText Transfer Protocol）是一个用于传输超文本的应用层协议，是Web应用程序的基础。它采用客户端-服务器模型，通过TCP连接传输数据。

工作流程 ​

  1. 建立TCP连接
  2. 客户端发送HTTP请求
  3. 服务器处理请求并返回响应
  4. 关闭连接（HTTP/1.0）或保持连接（HTTP/1.1）

HTTP特点 ​

  1. 无状态性：服务器不会保存客户端的状态信息
  2. 可扩展性：通过请求头和响应头可以扩展协议的功能
  3. 请求-响应模式：一次完整的HTTP通信由请求和响应构成
  4. 简单快速：协议简单，通信速度快

无状态的解决方案 ​

javascript
// 1. Cookie方案
app.get('/api/user', (req, res) => {
  // 设置Cookie
  res.cookie('sessionId', 'abc123', { maxAge: 900000, httpOnly: true })
})

// 2. Session方案
app.use(
  session({
    secret: 'keyboard cat',
    resave: false,
    saveUninitialized: true,
    cookie: { secure: true }
  })
)

// 3. Token方案
const token = jwt.sign({ userId: user.id }, 'secret_key')

HTTP报文结构 ​

请求报文 ​

  • 请求行（请求方法、URL、协议版本）
  • 请求头部（Header）
  • 空行
  • 请求体（Body）
http
POST /api/users HTTP/1.1
Host: api.example.com
Content-Type: application/json
Authorization: Bearer token123

{
  "username": "john_doe",
  "email": "[email protected]"
}

响应报文 ​

  • 状态行（协议版本、状态码、状态描述）
  • 响应头部（Header）
  • 空行
  • 响应体（Body）
http
HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: application/json
Cache-Control: max-age=3600

{
  "id": 1,
  "username": "john_doe",
  "status": "success"
}

HTTP方法 ​

  • GET：获取资源

    javascript
    fetch('https://api.example.com/users')
  .then((response) => response.json())
  .then((data) => console.log(data))

  • POST：提交数据

    javascript
    fetch('https://api.example.com/users', {
  method: 'POST',
  headers: { 'Content-Type': 'application/json' },
  body: JSON.stringify({ name: 'John' })
})

  • PUT：更新资源

  • DELETE：删除资源

  • HEAD：获取报文头部

  • OPTIONS：询问支持的方法

HTTP状态码 ​

1xx：信息 ​

  • 100 Continue：继续发送请求

2xx：成功 ​

  • 200 OK：请求成功
  • 201 Created：资源创建成功
  • 204 No Content：请求成功但无返回内容

3xx：重定向 ​

  • 301 Moved Permanently：永久重定向
  • 302 Found：临时重定向
  • 304 Not Modified：资源未修改

4xx：客户端错误 ​

  • 400 Bad Request：请求语法错误
  • 401 Unauthorized：未授权
  • 403 Forbidden：禁止访问
  • 404 Not Found：资源不存在

5xx：服务器错误 ​

  • 500 Internal Server Error：服务器内部错误
  • 502 Bad Gateway：网关错误
  • 503 Service Unavailable：服务不可用

HTTP缓存机制 ​

强缓存 ​

javascript
// 服务器端设置
res.setHeader('Cache-Control', 'max-age=3600')
res.setHeader('Expires', new Date(Date.now() + 3600000).toUTCString())

协商缓存 ​

javascript
// Last-Modified/If-Modified-Since
app.get('/api/data', (req, res) => {
  const lastModified = req.get('If-Modified-Since')
  if (lastModified && resourceNotModified) {
    res.status(304).end()
  }
  res.setHeader('Last-Modified', new Date().toUTCString())
})

// ETag/If-None-Match
app.get('/api/data', (req, res) => {
  const etag = req.get('If-None-Match')
  if (etag && resourceNotModified) {
    res.status(304).end()
  }
  res.setHeader('ETag', generateETag(resource))
})

HTTPS ​

与HTTP的区别 ​

  1. 安全性：使用SSL/TLS加密通信
  2. 端口号：HTTPS默认使用443端口
  3. 证书认证：需要CA颁发的SSL证书

TLS/SSL工作原理 ​

  1. 握手过程

    javascript
    // Node.js HTTPS服务器示例
const https = require('https')
const fs = require('fs')

const options = {
  key: fs.readFileSync('private-key.pem'),
  cert: fs.readFileSync('certificate.pem')
}

https
  .createServer(options, (req, res) => {
    res.writeHead(200)
    res.end('Hello Secure World!')
  })
  .listen(443)

  2. 加密机制

    • 对称加密：数据传输
    • 非对称加密：密钥交换
    • 哈希算法：数据完整性

  3. 性能优化

    • OCSP Stapling
    • Session重用
    • 证书链优化

最佳实践 ​

安全性 ​

javascript
// 设置安全相关的响应头
app.use((req, res, next) => {
  res.setHeader('Strict-Transport-Security', 'max-age=31536000')
  res.setHeader('X-Content-Type-Options', 'nosniff')
  res.setHeader('X-Frame-Options', 'DENY')
  res.setHeader('X-XSS-Protection', '1; mode=block')
  next()
})

性能优化 ​

javascript
// 启用压缩
app.use(compression())

// 实现HTTP/2
const spdy = require('spdy')
spdy.createServer(options, app).listen(443)

总结 ​

TIP

HTTP协议是现代Web应用的基石，其工作原理对于开发高质量的Web应用至关重要。掌握HTTP的基本概念、报文结构、方法、状态码等知识，有助于更好地处理网络通信问题和优化应用性能。在实际开发中，要注意安全性、性能优化，并根据具体场景选择合适的缓存策略和通信方式。