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文章目录

• 第1章 了解Web及网络基础
• • 1.1 使用HTTP协议访问Web
  • 1.2 HTTP的诞生
  • • 1.2.3驻足不前的HTTP
  • 1.3 网络基础TCP/IP
  • • 1.3.1TCP/IP协议族
    • 1.3.2 TCP/IP的分层管理
    • 1.3.3 TCP/IP通信传输流
  • 1.4 与HTTP关系密切的协议：IP、TCP和DNS
  • • 1.4.1负责传输的IP协议
    • • 使用ARP协议凭借MAC地址进行通信
      • 没有人能够全面掌握互联网中的传输状态
    • 1.4.2确保可靠性的TCP协议
    • • 确保数据能到达目标
  • 1.5 负责域名解析的DNS服务
  • 1.6 各种协议与HTTP协议的关系
  • 1.7URI和URL
  • • 1.7.1 统一资源标识符
    • 1.7.2 URI格式
    • • 并不是所有的应用程序都符合RFC

第1章 了解Web及网络基础

本章概述了Web是建立在何种技术之上，以及HTTP协议是如何诞生并发展的。我们从其背景着手，来深入了解这部分内容。

1.1 使用HTTP协议访问Web

1.2 HTTP的诞生

1.2.3驻足不前的HTTP

作为Web文档传输协议的HTTP，它的版本几乎没有更新。新一代HTTP/2.0 正在制订中，但要达到较高的使用覆盖率，仍需假以时日。

当年HTTP协议的出现主要是为了解决文本传输的难题。由于协议本身非常简单，于是在此基础上设想了很多应用方法并投入了实际使用。现在HTTP协议已经超出了Web这个框架的局限，被运用到了各种场景中。

1.3 网络基础TCP/IP

为了理解HTTP，我们有必要事先了解一下TCP/IP协议族。

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。

1.3.1TCP/IP协议族

计算机与网络设备要相互通信，双方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前确定。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。而我们就把这种规则称为协议（protocol）。

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。

1.3.2 TCP/IP的分层管理

TCP/IP协议族里面重要的一点就是分层。按层次分别为以下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，每个层内部的设计就能自由改动了。

值得一提的是，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地球上的哪个地方、对方的传输线路是怎样的、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协议族内预存了各类通用的应用服务。比如，FTP(File Transfer Protocol,文件传输协议) 和DNS(Domain Name System,域名系统)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(Transmission Control Protocol传输控制协议 ) 和 UDP(User Data Protocol,用户数据报协议)。

网络层（又称网络互连层）
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。

与对方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的选项中选择一条传输线路。

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(Network Interface Card,网络适配卡，即网卡)，即光纤等物理可见部分（还包括连接器等一些传输媒介）。硬件上的范畴均在链路层的作用范围之内。

1.3.3 TCP/IP通信传输流

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，接收端从链路层往上走。

我们用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）把从应用层接收到的数据（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，每经过一层时会把对应的首部消去。

这种把数据信息包装起来的做法称为封装(encapsulate).

1.4 与HTTP关系密切的协议：IP、TCP和DNS

下面我们分别针对在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。

1.4.1负责传输的IP协议

按层次分，IP(Internet Protocol) 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是IP地址和MAC地址(Media Access Control Address)。

IP地址指明了节点被分配到的地址，MAC地址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。

使用ARP协议凭借MAC地址进行通信

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(LAN)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(Address Resolution Protocol，地址解析协议)。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。

没有人能够全面掌握互联网中的传输状态

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路线。

这种机制称为路由选择(routing)，有点像快递公司的送货过程。想要寄快递的人，只要将自己的货物送到集散中心，就可以知道快递公司是否肯收件发货，该快递公司的集散中心检查货物的送达地址，明确下一站该送往哪个区域的集散中心。接着，那个区域的集散中心自会判断是否能送到对方的家中。

我们是想通过这个比喻说明，无论哪台计算机、哪台网络设备，它们都无法全面掌握互联网中的细节。

1.4.2确保可靠性的TCP协议

按层次分，TCP位于传输层，提供可靠的字节流服务。

所谓的字节流服务(Byte Stream Service) 是指，为了方便传输，将大块数据分割成以报文段(segment)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。一言以蔽之，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。

确保数据能到达目标

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(three-way handshaking)策略。用TCP协议把数据包发送出去后，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(flag)----SYN(synchronize) 和ACK(acknowledgement).

发送端首先发送一个带SYN标志的数据包给对方。接收端收到后，回传一个带有SYN/ACK标志的数据包以示确认。最后，发送端再回传一个带ACK标志的数据包，代表”握手“结束。

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。

1.5 负责域名解析的DNS服务

DNS(Domain Name Service)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。比如www.shizhwengli.com。

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名更符合人们的记忆习惯。

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。

1.6 各种协议与HTTP协议的关系

学习了和HTTP密不可分的TCP/IP协议族中的各种协议后，我们再通过这张图来了解下IP协议、TCP协议和DNS服务再使用HTTP协议的通信过程中各自发挥了哪些作用。

1.7URI和URL

与URI(统一资源标识符)相比，我们更熟悉URL(Uniform Resource Locator,统一资源定位符).URL正是使用Web浏览器等访问Web页面时需要输入的网页地址。比如https://www.bilibili.com/就是URL。

1.7.1 统一资源标识符

URI是 Uniform Resource Identifier(统一资源标识符)的缩写。RFC2396分别对这3个单词进行了如下定义。

Uniform

规定统一的格式可方便处理多种不同类型的资源，而不用根据上下文环境来识别资源指定的访问方式。另外，加入新增的协议方案也更容易。

Resource

资源的定义是”可标识的任何东西“。不仅是文档文件，图像或服务等能够区别于其他类型的，全都可作为资源。另外，资源不仅可以是单一的，也可以是多数的集合体。

Identifier

表示可标识的对象。也称为标识符。

综上所述，URI(Uniform Resource Identifier,统一资源标识符)就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表示资源的地址(在互联网上所处的位置)。可见URL是URI的子集。

1.7.2 URI格式

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/hello.gif。

让我们先来了解一下绝对URI的地址。

协议方案名

使用http: 或https: 等协议方案名获取访问资源时要制定的协议类型。不区分大小写，最后附加一个冒号。

也可使用data:或JavaScript:这类指定数据或脚本程序的方案名。

登录信息

指定用户名和密码作为从服务器端获取资源时必要的登录信息（身份认证）。此项是可选项。

服务器地址

使用绝对URL必须指定待访问的服务器地址。地址可以是类似shizheng.com这种DNS可解析的地址，或是192.168.1.1这类IPv4地址名，还可以是[0:0:0:0:0:0:0:1]这样用方括号括起来的IPv6地址名。

服务器端口号

指定服务器连接的网络端口号。此项也是可选项，若用户省略则自动使用默认端口号。

带层次的文件路径

指定服务器上的文件路径来定位特指的资源。这与UNIX系统的文件目录结构很相似。

查询字符串

针对已指定的文件路径内的资源，可以使用查询字符串传入任意参数。此项可选。

片段标识符

使用片段标识符通常可标记出已获取资源中的子资源(文档内的某个位置)。但在RFC中并没有明确规定其使用办法。该项也是可选项。

并不是所有的应用程序都符合RFC

有一些用来制定HTTP协议技术标准的文档，它们被称为RFC(Request for Comments，征求修正意见书)。

通常，应用程序会遵照由RFC确定的标准实现。但是也存在某些应用程序因客户端或服务器端不同，而未遵照RFC标准，反而将自成一套的”标准“扩展的情况。

总结

以上是生活随笔为你收集整理的《图解HTTP》读书笔记--第1章 了解Web及网络基础的全部内容，希望文章能够帮你解决所遇到的问题。

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