HTTP协议与Web
- 当在浏览器的地址栏内输入URL时,信息会被送到服务器,然后从服务器端获取文件资源等信息,浏览器通过解析服务器返回的内容,就可以将其显示在Web页面上。像这种通过发送请求获取服务器资源的Web浏览器等,都可称为客户端。
- Web使用一种名为HTTP的协议作为规范,完成从客户端到服务器等一系列运作流程,而协议是指规则的约定。可以说,Web是建立在HTTP协议上通信的。
- 目前已提出的3项WWW构建技术,分别是:把SGML作为页面的文本标记语言的HTML,作为文档传递协议的HTTP,指定文档所在地址的URL。
网络基础TCP/IP
通常使用的网络(包括互联网)是在TCP/IP协议族的基础上运作的。而HTTP属于它内部的一个子集。
TCP/IP协议族
计算机与网络设备要相互通信,双方就必须基于相同的方法。比如,如何探测到通信目标、由哪一边先发起通信、使用哪种语言进行通信、怎样结束通信等规则都需要事先确定。不同的硬件、操作系统之间的通信,所有的这一切都需要一种规则。而我们把这种规则称为协议。
协议中存在各式各样的内容。从电缆的规格到IP地址的选定方法、寻找异地用户的方法、双方建立通信的顺序,以及Web页面显示需要处理的步骤,等等。
像这样把与互联网相关联的协议集合起来总称为TCP/IP。也有说法认为,TCP/IP是指TCP和IP这两种协议。还有一种说法认为,TCP/IP是在IP协议的通信过程中,使用到的协议族的统称。
TCP/IP的分层管理
TCP/IP协议族里最重要的一点就是分层。TCP/IP协议族安层次分别分为以下4层:应用层、传输层、网络层和数据链路层。
把TCP/IP层次化是有好处的。比如,如果互联网只由一个协议统筹,某个地方需要改变设计时,就必须把所有部分整体替换掉。而 分层之后只需把变动的层替换掉即可。把各层之间的接口部分规划好之后,每个层次内部的设计就能够自由改动了。层次化之后,设计也变得相对简单了。处于应用层上的应用可以只考虑分派给自己的任务,而不需要弄清对方在哪个地方、对方法的传输路线是怎样的、是否能确保传输送达等问题。
TCP/IP协议族各层的作用如下:
应用层
应用层决定了向用户提供应用服务时通信的活动。
TCP/IP协议族内预定了各类通用的应用服务。比如,FTP和DNS服务就是其中两类。HTTP协议也处于该层。
传输层
传输层对上层应用层提供处于网络连接中的两台计算机之间的数据传输。
在传输层有两个性质不同的协议:TCP和UDP。
网络层
网络层用来处理在网络上流动的数据包。数据包是网络传输的最小数据单位。该层规定了通过怎样的路径(所谓的传输路线)到达对方计算机,并把数据包传送给对方。
与计算机之间通过多台计算机或网络设备进行传输时,网络层所起的作用就是在众多定位选项内选择一条传输线路。
链路层(又名数据链路层,网络接口层)
用来处理连接网络的硬件部分。包括控制操作系统、硬件的设备驱动、NIC(网络适配器,即网卡),即光钎等物理可见部分(还包括连接器等一切传输媒介)。硬件上的范畴均在链路层的作用范围之内。
TCP/IP的通信数据流
利用TCP/IP协议族进行网络通信时,会通过分层顺序与对方进行通信。发送端从应用层往下走,接收端则向应用层往上走。
用HTTP举例来说明,首先作为发送端的客户端在应用层(HTTP协议)发出某一个想看某个Web页面的HTTP请求。接着,为了传输方便,在传输层(TCP协议)把应用层处收到的数据(HTTP请求报文)进行分割,并在各个报文上打上标记序号及端口号后转发给网络层。在网络层(IP协议),增加作为通信目的地的MAC地址后转发给链路层。这样一来,发往网络的通信请求就准备齐全了。接收端的服务器在链路层接收到数据,按序往上层发送,一直到应用层。当传输到应用层,才能算真正接收到由客户端发送过来的HTTP请求。发送端在层与层之间传输数据时,没经过一层时必定会被打上一个该层所属的首部信息。反之,接收端在层与层传输数据时,每经过一层时把对应的首部消去。
IP、TCP和DNS
下面分别针对在TCP/IP协议族中与HTTP密不可分的3个协议(IP、TCP和DNS)进行说明。
负责传输的IP协议
按层次分,IP网际协议位于网络层。几乎所有使用网络的系统都会用到IP协议。
IP协议的作用就是把各种数据包传送给对方。而要保证确实传送到对方那里,则需要满足各类条件。其中两个重要的条件就是IP地址和MAC地址。
IP地址指明了节点被分配到的地址,MAC地址就是指网卡所属的固定地址。IP地址可以和MAC地址进行配对。IP地址可变换,但MAC地址基本上不会更改。
IP间的通信依赖MAC地址。在网络上,通信的双方在同一局域网内的情况是很少的,通常是经过多台计算机和网络设备中转才能连接到对方。而在进行中转时,会利用下一站中转设备的MAC地址来搜索下一个中转目标。这时,会采用ARP协议。ARP是一种用以解析地址的协议,根据通信方的IP地址就可以反查出对应的MAC地址。
在到达通信目标前的中转过程中,那些计算机和路由器等网络设备只能获悉很粗略的传输线路,无法全面掌握互联网中的细节,这种机制叫做路由选择。
确保可靠性的TCP协议
安层次分,TCP位于传输层,提供可靠的字节流服务。所谓的字节流服务是指,为了方便传输,将大块数据分割成以报文段为单位的数据包进行管理。而可靠的传输服务是指,能够把数据准确可靠地传给对方。TCP协议为了更容易传送大数据才把数据分割,而且TCP协议能够确认数据最终是否送达对方。
为了准确无误地将数据送达目标处,TCP协议采用了三次握手策略。用TCP协议把数据包送出去后,TCP不会对传送后的情况置之不理,它一定会向对方确认是否成功送达。握手过程中使用了TCP的标志——SYN和ACK。发送端受限发送一个带SYN标志的数据包给对方。接收端收到后,回传一个带有SYN/ACK标志的数据包以示传达确认消息。最后,发送端再回传一个待ACK标志的数据包,代表“握手”结束。若在握手过程中某个阶段莫名中断,TCP协议会再次以相同的顺序发送相同的数据包。
除了上述三次握手,TCP协议还有其他各种手段来保证通信的可靠性。
负责解析域名的DNS服务
DNS服务是和HTTP协议一样位于应用层的协议。它提供域名到IP地址之间的解析服务。
计算机既可以被赋予IP地址,也可以被赋予主机名和域名。用户通常使用主机名或域名来访问对方的计算机,而不是直接通过IP地址访问。因为与IP地址的一组纯数字相比,用字母配合数字的表示形式来指定计算机更符合人类的记忆习惯。但要让计算机去理解名称,相对而言就变得困难了。因为计算机更擅长处理一长串数字。为了解决上述问题,DNS服务应运而生。DNS协议提供通过域名查找IP地址,或逆向从IP地址反查域名的服务。
各种协议与HTTP协议的关系
URI和URL
URI,统一资源标识符,是由某个协议方案表示的资源的定位标识符,协议方案是指访问资源所使用的协议类型名称。采用HTTP协议时,协议方案就是http,除此之外。还有ftp、mailto、telnet、file 等。URI 用字符串标识某一互联网资源,而 URL 表示资源的地点(互联网上所处的位置)。可见 URL 是 URI 的子集。
表示指定的 URI,要使用涵盖全部必要信息的绝对 URI、绝对 URL 以及相对 URL。相对 URL,是指从浏览器中基本 URI 处指定的 URL,形如 /image/logo.gif。让我们先来了解一下绝对 URI 的格式。