Python网络编程之HTTP协议(一)

在互联网的浩瀚海洋中，我们每天都在与各种网站、应用、服务进行着无缝的交互。无论是浏览新闻、观看视频、在线购物，还是使用社交媒体、发送电子邮件，这些看似平常的操作背后，都离不开一个至关重要的协议——HTTP（Hypertext Transfer Protocol，超文本传输协议）。HTTP，作为Web世界的基石，定义了客户端（通常是浏览器）与服务器之间交换数据的规则。它是一种应用层协议，构建在TCP

广龙宇

132519人浏览 · 2021-08-09 16:40:20

广龙宇 · 2021-08-09 16:40:20 发布

HTTP：Web世界的基石（前言）

在互联网的浩瀚海洋中，我们每天都在与各种网站、应用、服务进行着无缝的交互。无论是浏览新闻、观看视频、在线购物，还是使用社交媒体、发送电子邮件，这些看似平常的操作背后，都离不开一个至关重要的协议——HTTP（Hypertext Transfer Protocol，超文本传输协议）。

HTTP，作为Web世界的基石，定义了客户端（通常是浏览器）与服务器之间交换数据的规则。它是一种应用层协议，构建在TCP/IP协议栈之上，负责处理Web内容（如HTML、CSS、JavaScript、图片、视频等）的请求和响应。自1990年代初诞生以来，HTTP经历了多个版本的演进，从最初的HTTP/0.9到广泛使用的HTTP/1.1，再到性能大幅提升的HTTP/2，以及最新的HTTP/3，每一次更新都为Web带来了更快的速度、更强的安全性和更丰富的功能。

HTTP的简洁性、灵活性和可扩展性，使其成为Web开发的基础。理解HTTP的工作原理，对于Web开发者、网络工程师、系统管理员，甚至是普通用户，都具有重要的意义。对于开发者而言，掌握HTTP有助于构建高效、可靠的Web应用；对于网络工程师和系统管理员，了解HTTP可以更好地进行网络性能优化和故障排除；而对于普通用户，了解HTTP的基本概念，也能更好地理解Web的工作方式，更安全、高效地使用互联网。

本文将深入探讨HTTP协议的方方面面，包括：

HTTP的基本概念、请求和响应的结构。
HTTP的方法（GET、POST、PUT、DELETE等）及其语义。
HTTP的状态码（200、404、500等）及其含义。
HTTP的头部字段（Headers）及其作用。
HTTP的缓存机制。
HTTP的安全性（HTTPS）。
HTTP/1.1、HTTP/2和HTTP/3的比较。
HTTP的常见问题和优化技巧。
以及如何使用Python等编程语言进行HTTP编程。

希望通过本文的阐述，读者能够对HTTP协议有一个全面、深入的理解，为构建更出色的Web应用、优化网络性能、提升互联网使用体验打下坚实的基础。让我们一起探索HTTP的世界，揭开Web背后的奥秘！

一、HTTP协议介绍

1. HTTP 协议的介绍

HTTP 协议的全称是(HyperText Transfer Protocol)，翻译过来就是超文本传输协议。

超文本是超级文本的缩写，是指超越文本限制或者超链接，比如:图片、音乐、视频、超链接等等都属于超文本。

HTTP 协议的制作者是蒂姆·伯纳斯-李，1991年设计出来的，HTTP 协议设计之前目的是传输网页数据的，现在允许传输任意类型的数据。

传输 HTTP 协议格式的数据是基于 TCP 传输协议的，发送数据之前需要先建立连接。

2. HTTP 协议的作用

它规定了浏览器和 Web 服务器通信数据的格式，也就是说浏览器和web服务器通信需要使用http协议。

3. 浏览器访问web服务器的通信过程

通信效果图:

二、URL的概念

1. URL的概念

URL的英文全拼是(Uniform Resoure Locator),表达的意思是统一资源定位符，通俗理解就是网络资源地址，也就是我们常说的网址。

2. URL的组成

URL的样子:

https://www.csdn.net/?spm=1000.2507.3001.4476

URL的组成部分:

协议部分: https://、http://、ftp://
域名部分: www.csdn.net
资源路径部分: /?spm=1000.2507.3001.4476

域名:

域名就是IP地址的别名，它是用点进行分割使用英文字母和数字组成的名字，使用域名目的就是方便的记住某台主机IP地址。

URL的扩展:

https://news.163.com/hello.html?page=1&count=10

查询参数部分: ?page=1&count=10

参数说明:

? 后面的 page 表示第一个参数，后面的参数都使用 & 进行连接

三、HTTP协议的通信过程

1. 浏览器开发者工具的使用

首先需要安装Chrome浏览器，然后Windows和Linux平台按F12调出开发者工具, mac OS选择视图 -> 开发者 -> 开发者工具或者直接使用 alt+command+i 这个快捷键，还有一个多平台通用的操作就是在网页右击选择检查。

开发者工具的效果图:

开发者工具的标签选项说明:

元素（Elements）：用于查看或修改HTML标签
控制台（Console）：执行js代码
源代码（Sources）：查看静态资源文件，断点调试JS代码
网络（Network）：查看http协议的通信过程

开发者工具使用效果图:

开发者工具的使用说明:

点击Network标签选项
在浏览器的地址栏输入百度的网址，就能看到请求百度首页的http的通信过程
这里的每项记录都是请求+响应的一次过程

2. 查看HTTP协议的通信过程

查看http请求信息效果图:

查看http响应信息效果图:

四、HTTP请求报文

1. HTTP 请求报文介绍

HTTP最常见的请求报文有两种:

GET 方式的请求报文
POST 方式的请求报文

说明:

GET: 获取web服务器数据
POST: 向web服务器提交数据

2. HTTP GET 请求报文分析

HTTP GET 请求报文效果图:

GET 请求报文说明:

---- 请求行 ----
GET / HTTP/1.1  # GET请求方式 请求资源路径 HTTP协议版本
---- 请求头 -----
Host: www.itcast.cn  # 服务器的主机地址和端口号,默认是80
Connection: keep-alive # 和服务端保持长连接
Upgrade-Insecure-Requests: 1 # 让浏览器升级不安全请求，使用https请求
User-Agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_12_4) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/69.0.3497.100 Safari/537.36  # 用户代理，也就是客户端的名称
Accept:text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8 # 可接受的数据类型
Accept-Encoding: gzip, deflate # 可接受的压缩格式
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9 #可接受的语言
Cookie: pgv_pvi=1246921728; # 登录用户的身份标识

---- 空行 ----

GET 请求原始报文说明:

GET / HTTP/1.1\r\n
Host: www.itcast.cn\r\n  
Connection: keep-alive\r\n
Upgrade-Insecure-Requests: 1\r\n
User-Agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_12_4) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/69.0.3497.100 Safari/537.36\r\n
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8\r\n
Accept-Encoding: gzip, deflate\r\n
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9\r\n
Cookie: pgv_pvi=1246921728; \r\n
\r\n  (请求头信息后面还有一个单独的’\r\n’不能省略)

说明：

每项数据之间使用:\r\n

3. HTTP POST 请求报文分析

HTTP POST 请求报文效果图:

请求体效果图:

POST 请求报文说明:

---- 请求行 ----
POST /xmweb?host=mail.itcast.cn&_t=1542884567319 HTTP/1.1 # POST请求方式 请求资源路径 HTTP协议版本
---- 请求头 ----
Host: mail.itcast.cn # 服务器的主机地址和端口号,默认是80
Connection: keep-alive # 和服务端保持长连接
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded  # 告诉服务端请求的数据类型
User-Agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_12_4) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/69.0.3497.100 Safari/537.36 # 客户端的名称
---- 空行 ----
---- 请求体 ----
username=hello&pass=hello # 请求参数

POST 请求原始报文说明:

POST /xmweb?host=mail.itcast.cn&_t=1542884567319 HTTP/1.1\r\n
Host: mail.itcast.cn\r\n
Connection: keep-alive\r\n
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded\r\n
User-Agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_12_4) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/69.0.3497.100 Safari/537.36\r\n
\r\n(请求头信息后面还有一个单独的’\r\n’不能省略)
username=hello&pass=hello

说明：

每项数据之间使用:\r\n

五、HTTP响应报文

1. HTTP响应报文分析

HTTP 响应报文效果图:

响应报文说明:

--- 响应行/状态行 ---
HTTP/1.1 200 OK # HTTP协议版本 状态码 状态描述
--- 响应头 ---
Server: Tengine # 服务器名称
Content-Type: text/html; charset=UTF-8 # 内容类型
Transfer-Encoding: chunked # 发送给客户端内容不确定内容长度，发送结束的标记是0\r\n, Content-Length表示服务端确定发送给客户端的内容大小，但是二者只能用其一。
Connection: keep-alive # 和客户端保持长连接
Date: Fri, 23 Nov 2018 02:01:05 GMT # 服务端的响应时间
--- 空行 ---
--- 响应体 ---
<!DOCTYPE html><html lang=“en”> …</html> # 响应给客户端的数据

原始响应报文说明:

HTTP/1.1 200 OK\r\n
Server: Tengine\r\n
Content-Type: text/html; charset=UTF-8\r\n
Transfer-Encoding: chunked\r\n
Connection: keep-alive\r\n
Date: Fri, 23 Nov 2018 02:01:05 GMT\r\n
\r\n(响应头信息后面还有一个单独的’\r\n’不能省略)
<!DOCTYPE html><html lang=“en”> …</html>

说明:

每项数据之间使用:\r\n

2. HTTP 状态码介绍

HTTP 状态码是用于表示web服务器响应状态的3位数字代码。

状态码	说明
200	请求成功
307	重定向
400	错误的请求，请求地址或者参数有误
404	请求资源在服务器不存在
500	服务器内部源代码出现错误

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