HTTP与HTTPS及其工作原理及三次握手、四次挥手、常见状态码

一、HTTP与HTTPS

HTTP：超文本传输协议，是一个客户端和服务器端请求和应答的标准，用于从WWW服务器传输超文本到本地浏览器的传输协议，它可以使浏览器更加高效，使网络传输减少，常基于TCP/IP协议传输数据，设计HTTP的初衷是为了提供一种发布和接收HTML页面的方法,包括(HTML 文件, 图片文件, 查询结果等),一个属于应用层的面向对象的协议；

HTTP协议工作于客户端-服务端架构为上。浏览器作为HTTP客户端通过URL向HTTP服务端即WEB服务器发送所有请求。Web服务器根据接收到的请求后，向客户端发送响应信息。

HTTPS：超文本传输安全协议，也就是说是http的安全版本，https由http进行通信，但利用SSL/TLS来加密数据包。HTTPS开发的主要目的，*是提供对网站服务器的身份认证，保护交换数据的隐私与完整性。

二、HTTP与HTTPS的区别

1.HTTPS比HTTP更安全：http协议传输的数据时未经过加密的，也就是说是明文；https在使用http进行通信时，利用了SSL进行了加密传输、身份认证的网络协议（http+SSL），比http更安全。

2.HTTPS使用需要CA证书，大部分都是付费使用的**CA是Certificate Authority的缩写，也叫“证书授权中心”，也是需要第三方公司进行授权的。=

3.端口不一样:HTTP的URL由“http://”起始且默认使用80端口；HTTPS的URL由“https://”起始且默认使用443端口；

三、HTTPS解决的问题:https恰好解决了http三个问题（被监听、被篡改、被伪装），https不是一种新协议，它是由http+SSL的结合体，由之前的http—–>tcp，改为http——>SSL—–>tcp；

1.防监听：因为数据是加密的，hacker监听得到的是密文，看不懂的；

2.防伪装：https在通信过程中，客户端和服务器端都是携带证书的，证书相当于身份证，有证书就是合法，没有就是非法，证书由第三方颁布，很难伪造；

3.防篡改：https对数据进行了摘要处理，即使被篡改也是会被感知的，改了数据也没有用；

四、HTTPS缺点:

1.握手阶段费时:因为SSL的缘故，HTTPS协议握手阶段比较费时，会使页面的加载时间延长近50%；

2.SSL证书需要花钱:便宜没好货，好货不便宜；

3.HTTPS连接缓存不如HTTP高效:HTTPS连接缓存不如HTTP高效，会增加数据开销和功耗，甚至已有的安全措施也会因此而受到影响；

4.SSL证书通常需要绑定IP:SSL证书通常需要绑定IP，不能在同一IP上绑定多个域名，IPv4资源不可能支撑这个消耗。

5.有局限性:HTTPS协议的加密范围也比较有限，在黑客攻击、拒绝服务攻击、服务器劫持等方面几乎起不到什么作用。最关键的，SSL证书的信用链体系并不安全，特别是在某些国家可以控制CA根证书的情况下，中间人攻击一样可行。

五、从输入URL（Uniform Resource Locator,统一资源定位器，它是WWW的统一资源定位标志，就是指网络地址）到浏览器http加载页面完成的过程（http工作原理）：

1、浏览器构建HTTP Request请求

2、网络传输

3、服务器构建HTTP Response 响应

4、网络传输

5、浏览器渲染页面
1、构建请求：

1.1应用层进行DNS解析，将域名解析成IP地址。按照浏览器缓存、系统缓存、路由器缓存、ISP(运营商)DNS缓存、根域名服务器、顶级域名服务器、主域名服务器的顺序，逐步读取缓存，直到拿到IP地址（使用DNS预解析，可以根据浏览器定义的规则，提前解析之后可能会用到的域名，使解析结果缓存到系统缓存中，缩短DNS解析时间，来提高网站的访问速度）。

1.2应用层生成HTTP请求报文，应用层生成针对目标WEB服务器的HTTP请求报文，HTTP请求报文包括起始行、首部和主体部分

1.3传输层建立TCP连接传输层传输协议分为UDP和TCP两种

UDP是无连接的协议，而TCP是可靠的有连接的协议，主要表现在：接收方会对收到的数据进行确认、发送方会重传接收方未确认的数据、接收方会将接收到数据按正确的顺序重新排序，并删除重复的数据、提供了控制拥挤的机制

1.4网络层使用IP协议来选择路线处理来自传输层的segment，将数据段segment装入数据包packet，填充包头，主要就是添加源和目的IP地址，然后发送数据。在数据传输的过程中，IP协议负责选择传送的路线，称为路由功能

1.5数据链路层实现网络相邻结点间可靠的数据通信

1.6物理层传输数据：数据链路层的帧(Frame)转换成二进制形式的比特(Bit)流，从网卡发送出去，再把比特转换成电子、光学或微波信号在网络中传输

**【总结】**6个步骤可总结为：DNS解析URL地址、生成HTTP请求报文、构建TCP连接、使用IP协议选择传输路线、数据链路层保证数据的可靠传输、物理层将数据转换成电子、光学或微波信号进行传输

2、网络传输：从客户机到服务器需要通过许多网络设备，一般地，包括集线器、交换器、路由器等（如交换机）（是数据链路层设备，比特流到达交换机，交换机除了对比特流进行放大外，还根据源MAC地址进行学习，根据目的MAC地址进行转发。交换机根据数据帧中的目的MAC地址査询MAC地址表，把比特流从对应的端口发送出去）

3、服务器处理及反向传输：服务器接收到比特流，把比特流转换成帧格式，上传到数据链路层，服务器发现数据帧中的目的MAC地址与本网卡的MAC地址相同，服务器拆除数据链路层的封装后，把数据包上传到网络层。服务器的网络层比较数据包中的目的IP地址，发现与本机的IP地址相同，服务器拆除网络层的封装后，把数据分段上传到传输层。传输层对数据分段进行确认、排序、重组，确保数据传输的可靠性。

4、网络传输：数据最后被传到服务器的应用层，接着，通过传输层、网络层、数据链路层的层层封装，最终将响应报文封装成二进制比特流，并转换成其他信号，如电信号到网络中传输。

5、浏览器渲染：客户机接受到二进制比特流之后，把比特流转换成帧格式，上传到数据链路层，客户机发现数据帧中的目的MAC地址与本网卡的MAC地址相同，拆除数据链路层的封装后，把数据包上传到网络层。网络层比较数据包中的目的IP地址，发现与本机的IP地址相同，拆除网络层的封装后，把数据分段上传到传输层。传输层对数据分段进行确认、排序、重组，确保数据传输的可靠性。数据最后被传到应用层

六：HTTPS工作原理
1 客户端发起HTTPS请求：用户在浏览器里输入一个https网址，然后连接到server的443端口。

2 服务端的配置：就是指上述提到的数字证书；

3 传送证书：Web服务器收到客户端请求后，会将网站的证书信息（证书中包含公钥）传送一份给客户端。

4 客户端解析证书：客户端会对证书进行判断，验证公钥是否有效，存在问题弹出会警告；若没有问题，生成一个随机值（私钥），然后用证书继续进行加密；

5 传送加密信息：客户端将上加密后的随机值（私钥）提供给服务端，服务端会对其进行解密；

6 服务端解密信息：服务端解密后得到随机值（私钥），然后把内容通过该值进行对称加密。对称加密就是指把要返回的信息和随机值（私钥）混合加密，这样除非知道随机值（私钥），不然无法获取数据。

7 传输加密后的信息：继续将加密后的信息传递给客户端；

8 客户端解密信息：客户端用之前生成的私钥（随机值）解密服务端传过来的信息，于是获取了解密后的内容。

七：TCP/IP协议：TCP/IP不是一个协议，而是一个协议族的统称。里面包括了IP协议，IMCP协议，TCP协议，以及我们更加熟悉的http、ftp、pop3协议等等。电脑有了这些，就好像学会了外语一样，就可以和其他的计算机终端做自由的交流了。

TCP/IP模型

**

7.1应用层:

向用户提供一组常用的应用程序，比如电子邮件、文件传输访问、远程登录等。远程登录TELNET使用TELNET协议提供在网络其它主机上注册的接口。TELNET会话提供了基于字符的虚拟终端。文件传输访问FTP使用FTP协议来提供网络内机器间的文件拷贝功能。

7.2传输层:

提供应用程序间的通信。其功能包括：一、格式化信息流；二、提供可靠传输。为实现后者，传输层协议规定接收端必须发回确认，并且假如分组丢失，必须重新发送。

7.3网络层 ：负责相邻计算机之间的通信,其功能包括三方面。

a) 处理来自传输层的分组发送请求，收到请求后，将分组装入IP数据报，填充报头，选择去往信宿机的路径，然后将数据报发往适当的网络接口。

b) 处理输入数据报：首先检查其合法性，然后进行寻径–假如该数据报已到达信宿机，则去掉报头，将剩下部分交给适当的传输协议；假如该数据报尚未到达信宿，则转发该数据报。

c)、处理路径、流控、拥塞等问题。

7.4网络接口层：
这是TCP/IP软件的最低层，负责接收IP数据报并通过网络发送之，或者从网络上接收物理帧，抽出IP数据报，交给IP层

八、TCP/IP总分工

TCP/IP 意味着 TCP 和 IP 在一起协同工作。

TCP 负责应用软件（比如你的浏览器）和网络软件之间的通信。

IP 负责计算机之间的通信。

TCP 负责将数据分割并装入 IP 包，然后在它们到达的时候重新组合它们。

IP 负责将包发送至接受者。

九、IP详解

IP 用于计算机之间的通信。IP 是无连接的通信协议。它不会占用两个正在通信的计算机之间的通信线路。这样，IP 就降低了对网络线路的需求。每条线可以同时满足许多不同的计算机之间的通信需要。通过 IP，消息（或者其他数据）被分割为小的独立的包，并通过因特网在计算机之间传送。IP 负责将每个包路由至它的目的地。

十、IP地址

每个计算机必须有一个 IP 地址才能够连入因特网。每个 IP 包必须有一个地址才能够发送到另一台计算机。网络上每一个节点都必须有一个独立的Internet地址（也叫做IP地址）。现在，通常使用的IP地址是一个32bit的数字，也就是我们常说的IPv4标准，这32bit的数字分成四组，也就是常见的255.255.255.255的样式。IPv4标准上，地址被分为五类，我们常用的是B类地址。需要注意的是**IP地址是网络号+主机号的组合****这非常重要。
**CP/IP 使用 32 个比特来编址。一个计算机字节是 8 比特。所以 TCP/IP 使用了 4 个字节。**一个计算机字节可以包含 256 个不同的值：
00000000、00000001、00000010、00000011、00000100、00000101、00000110、00000111、00001000 … 直到 11111111。 TCP/IP 地址是介于 0 到 255 之间的 4 个数字。

**十一、TCP 详解

使用固定的连接，TCP 用于应用程序之间的通信。当应用程序希望通过 TCP 与另一个应用程序通信时，它会发送一个通信请求。这个请求必须被送到一个确切的地址。在双方**“三次握手**”之后，TCP 将在两个应用程序之间建立一个全双工 (full-duplex) 的通信。这个全双工的通信将占用两个计算机之间的通信线路，直到它被一方或双方关闭为止。UDP 和 TCP 很相似，但是更简单，同时可靠性低于 TCP。

十二、三次握手：（Three-Way Handshake）即建立TCP连接，需要客户端和服务端总共发送3个包以确认连接的建立。在socket编程中，这一过程由客户端执行connect来触发，

（1）第一次握手：Client将标志位SYN置为1，随机产生一个值seq=J，并将该数据包发送给Server，Client进入SYN_SENT状态，等待Server确认。

（2）第二次握手：Server收到数据包后由标志位SYN=1知道Client请求建立连接，Server将标志位SYN和ACK都置为1，ack=J+1，随机产生一个值seq=K，并将该数据包发送给Client以确认连接请求，Server进入SYN_RCVD状态。

（3）第三次握手：Client收到确认后，检查ack是否为J+1，ACK是否为1，如果正确则将标志位ACK置为1，ack=K+1，并将该数据包发送给Server，Server检查ack是否为K+1，ACK是否为1，如果正确则连接建立成功，Client和Server进入ESTABLISHED状态，完成三次握手，随后Client与Server之间可以开始传输数据了。

注：SYN攻击

在三次握手过程中，Server发送SYN-ACK之后，收到Client的ACK之前的TCP连接称为半连接（half-open connect），此时Server处于SYN_RCVD状态，当收到ACK后，Server转入ESTABLISHED状态。SYN攻击就是Client在短时间内伪造大量不存在的IP地址，并向Server不断地发送SYN包，Server回复确认包，并等待Client的确认，由于源地址是不存在的，因此，Server需要不断重发直至超时，这些伪造的SYN包将产时间占用未连接队列，导致正常的SYN请求因为队列满而被丢弃，从而引起网络堵塞甚至系统瘫痪。SYN攻击时一种典型的DDOS攻击，检测SYN攻击的方式非常简单，即当Server上有大量半连接状态且源IP地址是随机的，则可以断定遭到SYN攻击了，使用如下命令可以让之现行：

#netstat -nap | grep SYN_RECV

十三、TCP四次挥手

所谓四次挥手（Four-Way Wavehand）即终止TCP连接，就是指断开一个TCP连接时，需要客户端和服务端总共发送4个包以确认连接的断开。在socket编程中，这一过程由客户端或服务端任一方执行close来触发，整个流程如下图所示：

由于TCP连接时全双工的，因此，每个方向都必须要单独进行关闭，这一原则是当一方完成数据发送任务后，发送一个FIN来终止这一方向的连接，收到一个FIN（结束标志）。只是意味着这一方向上没有数据流动了，即不会再收到数据了，但是在这个TCP连接上仍然能够发送数据，直到这一方向也发送了FIN。首先进行关闭的一方将执行主动关闭，而另一方则执行被动关闭，上图描述的即是如此。

（1）第一次挥手：Client发送一个FIN（结束标志）。，用来关闭Client到Server的数据传送，Client进入FIN_WAIT_1状态。

（2）第二次挥手：Server收到FIN后，发送一个ACK给Client，确认序号为收到序号+1（与SYN相同，一个FIN占用一个序号），Server进入CLOSE_WAIT状态。

（3）第三次挥手：Server发送一个FIN，用来关闭Server到Client的数据传送，Server进入LAST_ACK状态。

（4）第四次挥手：Client收到FIN后，Client进入TIME_WAIT状态，接着发送一个ACK给Server，确认序号为收到序号+1，Server进入CLOSED状态，完成四次挥手。

十四、为什么建立连接是三次握手，而关闭连接却是四次挥手呢？

这是因为服务端在LISTEN状态下，收到建立连接请求的SYN报文后，把ACK和SYN放在一个报文里发送给客户端。**而关闭连接时，当收到对方的FIN报文时，仅仅表示对方不再发送数据了但是还能接收数据，己方也未必全部数据都发送给对方了，所以己方可以立即close，也可以发送一些数据给对方后，再发送FIN报文给对方来表示同意现在关闭连接，**因此，己方ACK和FIN一般都会分开发送。

**十五、HTTP状态码**表示客户端HTTP请求的返回结果、标记服务器端的处理是否正常或者是出现的错误，能够根据返回的状态码判断请求是否得到正确的处理很重要。状态码由3位数字和原因短语组成，例如下图所示：
数字中的第一位指定了响应类别，后两位无分类，响应类别有一下5种：

各类别常见状态码：

2xx （3种）

200 OK：表示从客户端发送给服务器的请求被正常处理并返回；

204 No Content：表示客户端发送给客户端的请求得到了成功处理，但在返回的响应报文中不含实体的主体部分（没有资源可以返回）；

206 Patial Content：表示客户端进行了范围请求，并且服务器成功执行了这部分的GET请求，响应报文中包含由Content-Range指定范围的实体内容。

3xx （5种）

301 Moved Permanently：永久性重定向，表示请求的资源被分配了新的URL，之后应使用更改的URL；

302 Found：临时性重定向，表示请求的资源被分配了新的URL，希望本次访问使用新的URL；

301与302的区别：前者是永久移动，后者是临时移动（之后可能还会更改URL）

303 See Other：表示请求的资源被分配了新的URL，应使用GET方法定向获取请求的资源；

302与303的区别：后者明确表示客户端应当采用GET方式获取资源

304 Not Modified：表示客户端发送附带条件（是指采用GET方法的请求报文中包含if-Match、If-Modified-Since、If-None-Match、If-Range、If-Unmodified-Since中任一首部）的请求时，服务器端允许访问资源，但是请求为满足条件的情况下返回改状态码；

307 Temporary Redirect：临时重定向，与303有着相同的含义，307会遵照浏览器标准不会从POST变成GET；（不同浏览器可能会出现不同的情况）；

4xx （4种）

400 Bad Request：表示请求报文中存在语法错误；

401 Unauthorized：未经许可，需要通过HTTP认证；

403 Forbidden：服务器拒绝该次访问（访问权限出现问题）

404 Not Found：表示服务器上无法找到请求的资源，除此之外，也可以在服务器拒绝请求但不想给拒绝原因时使用；

5xx （2种）

500 Inter Server Error：表示服务器在执行请求时发生了错误，也有可能是web应用存在的bug或某些临时的错误时；

503 Server Unavailable：表示服务器暂时处于超负载或正在进行停机维护，无法处理请求；

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