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http与https详解

http与https详解

目录

1、http协议

1.1、cookie 和 session 的区别

1.2、一个完整的http请求是怎么样?即从输入网址到获得页面的过程

1.3、http的长连接和短连接

1.4、http的断点续传是如何实现的?

1.5、http存在的问题

2、https协议

2.1、https的认证加密过程?如何保证内容不会被篡改的?

2.2、根证书如何保证签发的证书是安全有效的?

2.3、为什么需要CA证书认证机构呢?

3、http 的请求与响应

3.1、http的常见请求方式

3.2、get和 post 请求的区别

3.3、http报文头分析

3.4、Http 常见的状态码

3.5、http/1.1和http/2.0的区别

3.6、http 和 https 的区别


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1、http协议

       http协议即超文本传输协议,基于TCP协议,用于从Web服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议。http协议是无状态协议,自身不对请求和响应直接的通信状态进行保存,但有些场景下我们需要保存用户的登陆信息,所以引入了cookie 和 session 来管理状态。

1.1、cookie 和 session 的区别

       cookie:cookie是一小段的文本信息,当客户端请求服务器时,如果服务器需要记录该用户状态,就在响应头中向客户端浏览器颁发一个Cookie,而客户端浏览器会把cookie保存起来。当再次请求该网站时,浏览器把请求的网站连同该cookie一起提交给服务器,服务器会检查该cookie,以此来辨认用户状态。

       session:当客户端请求服务器时,都会带上cookie,cookie里面一般都会有一个JSESSIONID,服务器就按照 JSESSIONID 来找到对应的 session;如果客户端请求不包含 JSESSIONID,则为此客户端创建session并生成相关联的JSESSIONID,并将这个JSESSIONID在本次响应中返回给客户端保存。客户端保存这个 JSESSIONID 的方式可以使用cookie机制。若浏览器禁用Cookie的话,可以通过 URL重写机制 将JSESSIONID传回服务器。

       cookie与session的主要区别如下:

  • (1)保存位置与安全性:cookie保存在客户端,session保存在服务端,所以在安全性上面,cookie存在安全隐患,可以通过拦截或本地文件找到cookie后进行攻击,而session相对更加安全。因此,可以将登陆信息等重要信息存放为session中;其他信息如果需要保留,可以放在cookie中。
  • (2)存储容量:单个cookie最大只允许4KB,一个站点最多保存20个Cookie;session没有大小限制,个数只跟服务器的内存大小有关。
  • (3)有效期与实现机制:cookie可长期有效存在;session依赖于cookie,过期时间默认为-1,只需关闭窗口该 session 就会失效。每个客户端对应一个session ,客户端之间的 session  相互独立。

1.2、一个完整的http请求是怎么样?即从输入网址到获得页面的过程

(1)解析url,获取 url 中包含的域名;

(2)通过DNS系统查询域名对应的IP;

(3)浏览器得到域名对应的IP地址之后,向服务器发起三次握手请求建立TCP链接;

(4)TCP链接链接建立起来后,浏览器向服务器发送http请求,如果 html文件在缓存里,浏览器则直接返回, 如果没有,则去后台拿;

  • ① 浏览器首次加载资源成功时,服务器返回200,此时浏览器不仅将资源下载下来,而且把response的header(里面的date属性非常重要,用来计算第二次相同资源时当前时间和date的时间差)一并缓存;
  • ② 下一次加载资源时,首先要经过强缓存的处理,cache-control的优先级最高,比如cache-control:no-cache,就直接进入到协商缓存的步骤了,如果cache-control:max-age=xxx,就会先比较当前时间和上一次返回200时的时间差,如果没有超过max-age,命中强缓存,不发请求直接从本地缓存读取该文件(这里需要注意,如果没有cache-control,会取expires的值,来对比是否过期),过期的话会进入下一个阶段,协商缓存
  • ③ 协商缓存阶段,则向服务器发送header带有If-None-Match和If-Modified-Since的请求,服务器会比较Etag,如果相同,命中协商缓存,返回304;如果不一致则有改动,直接返回新的资源文件带上新的Etag值并返回200;
  • ④ 协商缓存第二个重要的字段是,If-Modified-Since,如果客户端发送的If-Modified-Since的值跟服务器端获取的文件最近改动的时间,一致则命中协商缓存,返回304;不一致则返回新的last-modified和文件并返回200;

(5)服务器接收到请求后,根据路径参数映射到特定的处理器进行处理,并将处理结果以及相应的视图返回给浏览器。

(6)浏览器解析视图,并根据请求到的资源、数据进行渲染页面,最终向用户呈现一个完整的页面。

构建DOM树(DOM tree):从上到下解析HTML文档生成DOM节点树(DOM tree),也叫内容树(content tree);

  • 构建CSSOM(CSS Object Model)树:加载解析样式生成CSSOM树;
  • 执行JavaScript:加载并执行JavaScript代码(包括内联代码或外联JavaScript文件);
  • 构建渲染树(render tree):根据DOM树和CSSOM树,生成渲染树(render tree);
  • 渲染树:按顺序展示在屏幕上的一系列矩形,这些矩形带有字体,颜色和尺寸等视觉属性。
  • 布局(layout):根据渲染树将节点树的每一个节点布局在屏幕上的正确位置;
  • 绘制(painting):遍历渲染树绘制所有节点,为每一个节点适用对应的样式,这一过程是通过UI后端模块完成;

1.3、http的长连接和短连接

       http的长连接和短连接本质上是TCP长连接和短连接。从http1.1开始就默认使用长连接。

       短链接是指客户端与服务端每进行一次请求操作,就建立一次TCP连接,收到服务器响应后,就断开连接。

       长连接是指客户端和服务建立TCP连接后,它们之间的连接会持续存在,不会因为一次HTTP请求后关闭,后续的请求也是用这个连接进行通信,使用长连接的HTTP协议,会在响应头有加入:Connection:keep-alive。长连接可以省去每次TCP建立和关闭的握手和挥手操作,节约时间提高效率。但在长连接下,客户端一般不会主动关闭连接,如果客户端和服务端之间的连接一直不关闭的话,随着连接数越来越多,会对服务端造成压力。

       所以长连接多用于频繁请求资源,而且连接数不能太多的情况,例如数据库的连接用长连接。而像Web网站这种并发量大,但是每个用户无需频繁操作的场景,一般都使用短连接,因为长连接对服务端来说会耗费一定的资源。

1.4、http的断点续传是如何实现的?

       HTTP请求头有个Range字段;我们下载文件的时候如果遇到网络中断,如果重头开始下载会浪费时间,所以我们可以从上一次中断处继续开始下载;具体的操作:

Range: bytes=5001-10000

或者指定5001以后的所有数据

Range: bytes=5001-

1.5、http存在的问题

  • 通信使用明文不加密,通信内容可能被窃听;
  • 无法验证报文的完整性,数据内容可能被篡改
  • 不验证通信方身份、可能遭到伪装,无法保证数据发送到正确的机器上;

为了解决上述几个问题,那么就引入了https协议

2、https协议

       https 是基于tcp协议,在http的基础上加入了SSL/TLS,可看成是添加了加密和认证机制的http,使用对称加密、非对称加密、证书等技术进行进行客户端与服务端的数据加密传输,最终达到保证整个通信的安全性。

       对称加密指加密和解密都使用同一个密钥的方式,这种方式存在如何安全地将密钥发送对方的问题;非对称加密使用两个密钥,公钥加密则需要私钥解密,私钥加密则需要公钥解密。不能私钥加密,私钥解密。非对称加密不需要发送用来解密的私钥,所以可以保证安全性,但是和对称加密比起来,速度非常的慢,所以我们还是要用对称加密来传送消息,但对称加密所使用的密钥我们可以通过非对称加密的方式发送出去。

2.1、https的认证加密过程?如何保证内容不会被篡改的?

  • (1)https是基于tcp协议的,首先客户端会和服务端发起链接建立
  • (2)服务端返回它的证书给客户端,证书中包含了服务端公钥S.pub、颁发机构和有效期等信息
  • (3)客户端通过浏览器内置的根证书(内部包含CA机构的公钥C.pub)验证证书的合法性
  • (4)客户端生成随机的对称加密密钥Z,然后通过服务端的公钥S.pub加密发送给服务端
  • (5)客户端和服务端之后就通过对称加密密钥Z加密数据来进行http通信

2.2、根证书如何保证签发的证书是安全有效的?

  • (1)服务器会预先生成非对称加密密钥,私钥S.pri自己保留,而公钥S.pub则发送给CA进行签名认证
  • (2)CA机构也会预先生成非对称加密密钥,其私钥C.pri用来对服务器的公钥S.pub进行签名,生成CA证书
  • (3)CA机构将签名生成的CA证书返回给服务器,也就是前面服务端给客户端那个证书
  • (4)因为CA机构比较权威,所以很多浏览器会内置包含它公钥C.pub的证书,称之为根证书,然后可以使用根证书来验证其颁发证书的合法性了
  • 在整个过程中,一共涉及2`对公私密钥对,一对由服务器产生,主要用于加密,一对由CA产生,主要用于签名。

2.3、为什么需要CA证书认证机构呢?

       CA证书是为了确保服务端的公钥是准确无误、没有被修改过的。虽然https是加密的,但是请求还是可以被拦截的,假设没有CA证书,如果服务器返回的包含公钥的包被攻击者截取,然后攻击者也生成一对公私钥,他将自己的公钥发给客户端。攻击者得到客户端数据后进行解密,然后再通过服务器的公钥加密发给服务器,这样数据就被攻击者获取到了。

       有了CA证书后,客户端根据内置的CA根证书,很容易识别出攻击者的公钥不合法,或者说攻击者的证书不合法。

       证书通常包含这些内容:

  • (1) 服务端的公钥;
  • (2) 证书发行者(CA)对证书的数字签名;
  • (3) 证书所用的签名算法;
  • (4) 证书发布机构、有效期、所有者的信息等其他信息

3、http 的请求与响应

3.1、http的常见请求方式

  • (1)get:向服务端获取资源,所以查询操作一般用get
  • (2)post:向服务端提交请求字段,创建操作使用 post,该操作不是幂等的,多次执行会导致多条数据被创建
  • (3)put:修改指定URL的资源,如果资源不存在,则进行创建,修改操作一般使用 put,在http中,put 被定义成幂等的,多次操作会导致前面的数据被覆盖
  • (4)patch:局部修改URL所在资源的数据,是对put的补充
  • (5)delete:删除指定URL的资源。
  • (6)head:获取响应报文的首部,即获得URL资源的头部
  • (7)options:询问服务器支持哪些方法,响应头中返回 Allow: GET、POST、HEAD
  • (8)trace:追踪路径,主要用于测试或诊断;在请求头中在Max-Forwards字段设置数字,每经过一个服务器该数字就减一,当到0的时候就直接返回,一般通过该方法检查请求发送出去是否被篡改

3.2、get和 post 请求的区别

  • (1)功能:get一般用来从服务器上面获取资源,post一般用来更新服务器上面的资源。
  • (2)幂等性:get 是幂等的,post 为非幂等的
  • (3)安全性:get 请求的参数会明文附加在URL之后,而 post 请求提交的数据则被封装到请求体中,相对更安全。
  • (4)传输数据量的大小:get请求允许发送的数据量比较小,大多数浏览器都会限制请求的url长度在2048个字节,而大多数服务器最多处理64K大小的url;而post请求提交的数据量则是没有大小限制的。
  • (5)参数的数据类型:GET只接受ASCII字符,而POST没有限制。
  • (6)GET在浏览器回退时是无害的,而POST会再次提交请求。
  • (7)get请求可以被缓存,可以被保留在浏览器的历史记录中;post请求不会被缓存,不会被保留在浏览器的历史记录中。

3.3、http报文头分析

(1)报文类型:报文类型分为请求报文和响应报文

 ① 请求报文包含三部分:

  • 请求行:包含请求方法、URI、HTTP版本信息
  • 请求首部字段
  • 请求内容实体

② 响应报文包含三部分:

  • 状态行:包含HTTP版本、状态码、状态码的原因短语
  • 响应首部字段
  • 响应内容实体

(2)报文中各部分的简要描述:

  • 方法(method):客户端希望服务器对资源执行的动作,是一个单独的词,比如:get 或者 post
  • 请求URL(request-URL):请求URL是资源的绝对路径,服务器可以假定自己是URL的主机/端口
  • 版本(version):报文所使用的Http版本,其格式:HTTP/<主要版本号>.<次要版本号>
  • 状态码(status-code):标识请求过程中所发生的情况
  • 原因短语(reason-phrase):数字状态码的可读版本,包含行终止序列之前的所有文本。
  • 请求头部(header):可以有零个或多个头部,每个首部都包含一个名字,后面跟着一个冒号(:),然后是一个可选的空格,接着是一个值,最后是一个CRLF首部是由一个空行(CRLF)结束的,表示了头部列表的结束和实体主体部分的开始
  • 实体的主体部分(entity-body):实体的主体部分包含一个由任意数据组成的数据块,并不是所有的报文都包含实体的主体部分,有时,报文只是以一个CRLF结束。

(3)通用头部:既可以出现在请求报文中,也可以出现在响应报文中,它提供了与报文相关的最基本的信息:

  • Connection:允许客户端和服务器指定与请求/响应连接有关的选项,http1.1之后默认是 keep-alive
  • Date:日期和时间标志,说明报文是什么时间创建的
  • Transfer-Encoding:告知接收端为了保证报文的可靠传输,对报文采用了什么编码方式
  • Cache-Control:用于随报文传送缓存指示

(4)请求头部:请求头部是只在请求报文中有意义的头部。用于说明是谁或什么在发送请求、请求源自何处,或者客户端的喜好及能力

  • Host:给出了接收请求的服务器的主机名和端口号
  • Referer:提供了包含当前请求URI的文档的URL
  • User-Agent:将发起请求的应用程序名称告知服务器
  • Accept:告诉服务器能够发送哪些媒体类型
  • Accept-Encoding:告诉服务器能够发送哪些编码方式
  • Accept-Language:告诉服务器能够发送哪些语言
  • Range:如果服务器支持范围请求,就请求资源的指定范围
  • If-Range:允许对文档的某个范围进行条件请求
  • Authorization:包含了客户端提供给服务器,以便对其自身进行认证的数据
  • Cookie:客户端用它向服务器传送数据

(5)响应头部:响应头部为客户端提供了一些额外信息,比如谁在发送响应、响应者的功能,甚至与响应相关的一些特殊指令

  • Age:(从最初创建开始)响应持续时间
  • Server:服务器应用程序软件的名称和版本
  • Accept-Ranges:对此资源来说,服务器可接受的范围类型
  • Set-Cookie:在客户端设置数据,以便服务器对客户端进行标识

(6)实体首部:描述主体的长度和内容,或者资源自身

  • Allow:列出了可以对此实体执行的请求方法
  • Location:告知客户端实体实际上位于何处,用于将接收端定向到资源的位置(URL)上去
  • Content-Base:解析主体中的相对URL时使用的基础URL
  • Content-Encoding:对主体执行的任意编码方式
  • Content-Language:理解主体时最适宜使用的自然语言
  • Content-Length:主体的长度
  • Content-Type:这个主体的对象类型
  • ETag:与此实体相关的实体标记
  • Last-Modified:这个实体最后一次被修改的日期和时间

(7)实体的主体部分:该部分其实就是HTTP要传输的内容,是可选的。HTTP报文可以承载很多类型的数字数据,比如,图片、视频、HTML文档电子邮件、软件应用程序等等。

3.4、Http 常见的状态码

(1)1xx:请求处理中,请求已被接受,正在处理。

(2)2xx:请求成功,请求被成功处理。

  • 200 :OK,客户端请求成功;
  • 204(请求处理成功,但是没有资源返回)

(3)3xx:重定向,要完成请求必须进一步处理。

  • 301:永久性转移,请求的资源已经被分配到了新的地址
  • 302:暂时重定向
  • 304:已缓存。

(4)4xx:客户端错误,请求不合法。

  • 400:客户端请求报文出现错误,通常是参数错误
  • 401:客户端未认证授权
  • 403:没有权限访问该资源
  • 404:未找到请求的资源
  • 405:不支持该请求方法,如果服务器支持GET,客户端用POST请求就会出现这个错误码

(5)5xx:服务端错误,服务端不能处理合法请求。

  • 500:服务器内部错误。
  • 503:服务不可用,一段时间后可能恢复正常。

3.5、http/1.1和http/2.0的区别

  • (1)多路复用,做到同一个连接并发处理多个请求:HTTP2.0 使用了多路复用的技术,做到同一个连接并发处理多个请求,并发请求的数量比HTTP1.1大了好几个数量级。
  • (2)支持首部压缩:HTTP2.0使用HPACK算法对header的数据进行压缩,这样数据体积小了,在网络上传输就会更快。
  • (3)服务器推送:当向支持HTTP2.0的web服务器请求时,服务器会顺便把客户端需要的资源一起推送到客户端,避免客户端再次创建连接发送请求到服务器端获取,这种方式非常合适加载静态资源。
  • (4)http2.0采用二进制而不是文本格式

3.6、http 和 https 的区别

  • (1)http 和 https 都是基于 TCP 协议,但是 http 是使用明文传输,通讯内容可能被窃听和篡改,客户端也无法验证通讯方的身份,无法保证数据发送到正确的机器上;https 是在 http 的基础上加入了 SSL/TLS,可看成是添加了加密和认证机制的http,使用对称加密、非对称加密、证书等技术进行进行客户端与服务端的数据加密传输,最终达到保证整个通信的安全性。
  • (2)端口不同:http 使用的是80端口,https 使用的443端口
  • (3)资源消耗:和 http 通信相比,https通信会由于加解密处理消耗更多的CPU和内存资源
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