Основы HTTP

HTTP - это протокол передачи гипертекста между распределёнными системами. По сути, http является фундаментальным элементом современного Web-а. Как уважающие себя веб разработчики, мы должны знать о нём как можно больше.

HTTP обеспечивает общение между множеством хостов и клиентов, а также поддерживает целый ряд сетевых настроек.

В основном, для общения используется TCP/IP, но это не единственный возможный вариант. По умолчанию, TCP/IP использует порт 80, но можно заюзать и другие.

Общение между хостом и клиентом происходит в два этапа: запрос и ответ. Клиент формирует HTTP запрос, в ответ на который сервер даёт ответ (сообщение). Чуть позже, мы более подробно рассмотрим эту схему работы.

Текущая версия протокола HTTP - 1.1, в которой были введены некоторые новые фишки. На мой взгляд, самые важные из них это: поддержка постоянно открытого соединения, новый механизм передачи данных chunked transfer encoding, новые заголовки для кэширования. Что-то из этого мы рассмотрим во второй части данной статьи.

URL

Сердцевиной веб-общения является запрос, который отправляется через Единый указатель ресурсов (URL). Я уверен, что вы уже знаете, что такое URL адрес, однако для полноты картины, решил всё-таки сказать пару слов. Структура URL очень проста и состоит из следующих компонентов:

Протокол может быть как http для обычных соединений, так и https для более безопасного обмена данными. Порт по умолчанию - 80. Далее следует путь к ресурсу на сервере и цепочка параметров.

Методы

С помощью URL, мы определяем точное название хоста, с которым хотим общаться, однако какое действие нам нужно совершить, можно сообщить только с помощью HTTP метода. Конечно же существует несколько видов действий, которые мы можем совершить. В HTTP реализованы самые нужные, подходящие под нужды большинства приложений.

Существующие методы:

GET: получить доступ к существующему ресурсу. В URL перечислена вся необходимая информация, чтобы сервер смог найти и вернуть в качестве ответа искомый ресурс.

POST: используется для создания нового ресурса. POST запрос обычно содержит в себе всю нужную информацию для создания нового ресурса.

PUT: обновить текущий ресурс. PUT запрос содержит обновляемые данные.

DELETE: служит для удаления существующего ресурса.

Данные методы самые популярные и чаще всего используются различными инструментами и фрэймворками. В некоторых случаях, PUT и DELETE запросы отправляются посредством отправки POST, в содержании которого указано действие, которое нужно совершить с ресурсом: создать, обновить или удалить.

Также HTTP поддерживает и другие методы:

HEAD: аналогичен GET. Разница в том, что при данном виде запроса не передаётся сообщение. Сервер получает только заголовки. Используется, к примеру, для того чтобы определить, был ли изменён ресурс.

TRACE: во время передачи запрос проходит через множество точек доступа и прокси серверов, каждый из которых вносит свою информацию: IP, DNS. С помощью данного метода, можно увидеть всю промежуточную информацию.

OPTIONS: используется для определения возможностей сервера, его параметров и конфигурации для конкретного ресурса.

Коды состояния

В ответ на запрос от клиента, сервер отправляет ответ, который содержит, в том числе, и код состояния. Данный код несёт в себе особый смысл для того, чтобы клиент мог отчётливей понять, как интерпретировать ответ:

1xx: Информационные сообщения

Набор этих кодов был введён в HTTP/1.1. Сервер может отправить запрос вида: Expect: 100-continue, что означает, что клиент ещё отправляет оставшуюся часть запроса. Клиенты, работающие с HTTP/1.0 игнорируют данные заголовки.

2xx: Сообщения об успехе

Если клиент получил код из серии 2xx, то запрос ушёл успешно. Самый распространённый вариант - это 200 OK. При GET запросе, сервер отправляет ответ в теле сообщения. Также существуют и другие возможные ответы:

202 Accepted: запрос принят, но может не содержать ресурс в ответе. Это полезно для асинхронных запросов на стороне сервера. Сервер определяет, отправить ресурс или нет.

204 No Content: в теле ответа нет сообщения.

205 Reset Content: указание серверу о сбросе представления документа.

206 Partial Content: ответ содержит только часть контента. В дополнительных заголовках определяется общая длина контента и другая инфа.

3xx: Перенаправление

Своеобразное сообщение клиенту о необходимости совершить ещё одно действие. Самый распространённый вариант применения: перенаправить клиент на другой адрес.

301 Moved Permanently: ресурс теперь можно найти по другому URL адресу.

303 See Other: ресурс временно можно найти по другому URL адресу. Заголовок Location содержит временный URL.

304 Not Modified: сервер определяет, что ресурс не был изменён и клиенту нужно задействовать закэшированную версию ответа. Для проверки идентичности информации используется ETag (хэш Сущности - Enttity Tag);

4xx: Клиентские ошибки

Данный класс сообщений используется сервером, если он решил, что запрос был отправлен с ошибкой. Наиболее распространённый код: 404 Not Found. Это означает, что ресурс не найден на сервере. Другие возможные коды:

400 Bad Request: вопрос был сформирован неверно.

401 Unauthorized: для совершения запроса нужна аутентификация. Информация передаётся через заголовок Authorization.

403 Forbidden: сервер не открыл доступ к ресурсу.

405 Method Not Allowed: неверный HTTP метод был задействован для того, чтобы получить доступ к ресурсу.

409 Conflict: сервер не может до конца обработать запрос, т.к. пытается изменить более новую версию ресурса. Это часто происходит при PUT запросах.

5xx: Ошибки сервера

Ряд кодов, которые используются для определения ошибки сервера при обработке запроса. Самый распространённый: 500 Internal Server Error. Другие варианты:

501 Not Implemented: сервер не поддерживает запрашиваемую функциональность.

503 Service Unavailable: это может случиться, если на сервере произошла ошибка или он перегружен. Обычно в этом случае, сервер не отвечает, а время, данное на ответ, истекает.

Форматы сообщений запроса/ответа

На следующем изображении вы можете увидеть схематично оформленный процесс отправки запроса клиентом, обработка и отправка ответа сервером.

Давайте посмотрим на структуру передаваемого сообщения через HTTP:

message = <start-line>
*(<message-header>)
CRLF
<message-body>]
<start-line> = Request-Line | Status-Line
<message-header> = Field-Name ':' Field-Value

Между заголовком и телом сообщения должна обязательно присутствовать пустая строка. Заголовков может быть несколько:

Тело ответа может содержать полную информацию или её часть, если активирована соответствующая возможность (Transfer-Encoding: chunked). HTTP/1.1 также поддерживает заголовок Transfer-Encoding.

Общие заголовки

Вот несколько видов заголовков, которые используются как в запросах, так и в ответах:

general-header = Cache-Control
| Connection
| Date
| Pragma
| Trailer
| Transfer-Encoding
| Upgrade
| Via
| Warning

Что-то мы уже рассмотрели в этой статье, что-то подробней затронем во второй части.

Заголовок via используется в запросе типа TRACE, и обновляется всеми прокси-серверами.

Заголовок Pragma используется для перечисления собственных заголовков. К примеру, Pragma: no-cache - это то же самое, что Cache-Control: no-cache. Подробнее об этом поговорим во второй части.

Заголовок Date используется для хранения даты и времени запроса/ответа.

Заголовок Upgrade используется для изменения протокола.

Transfer-Encoding предназначается для разделения ответа на несколько фрагментов с помощью Transfer-Encoding: chunked. Это нововведение версии HTTP/1.1.

Заголовки сущностей

В заголовках сущностей передаётся мета-информация контента:

entity-header  = Allow
| Content-Encoding
| Content-Language
| Content-Length
| Content-Location
| Content-MD5
| Content-Range
| Content-Type
| Expires
| Last-Modified

Все заголовки с префиксом Content- предоставляют информацию о структуре, кодировке и размере тела сообщения.

Заголовок Expires содержит время и дату истечения сущности. Значение “never expires” означает время + 1 код с текущего момента. Last-Modified содержит время и дату последнего изменения сущности.

С помощью данных заголовков, можно задать нужную для ваших задач информацию.

Формат запроса

Запрос выглядит примерно так:

Request-Line = Method SP URI SP HTTP-Version CRLF
Method = "OPTIONS"
| "HEAD"
| "GET"
| "POST"
| "PUT"
| "DELETE"
| "TRACE"

SP - это разделитель между токенами. Версия HTTP указывается в HTTP-Version. Реальный запрос выглядит так:

GET /articles/http-basics HTTP/1.1
Host: www.articles.com
Connection: keep-alive
Cache-Control: no-cache
Pragma: no-cache
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8

Список возможных заголовков запроса:

request-header = Accept
| Accept-Charset
| Accept-Encoding
| Accept-Language
| Authorization
| Expect
| From
| Host
| If-Match
| If-Modified-Since
| If-None-Match
| If-Range
| If-Unmodified-Since
| Max-Forwards
| Proxy-Authorization
| Range
| Referer
| TE
| User-Agent

В заголовке Accept определяется поддерживаемые mime типы, язык, кодировку символов. Заголовки From, Host, Referer и User-Agent содержат информацию о клиенте. Префиксы If- предназначены для создания условий. Если условие не прошло, то возникнет ошибка 304 Not Modified.

Формат ответа

Формат ответа отличается только статусом и рядом заголовков. Статус выглядит так:

Status-Line = HTTP-Version SP Status-Code SP Reason-Phrase CRLF

HTTP версия

Код статуса

Сообщение статуса, понятное для человека

Обычный статус выглядит примерно так:

HTTP/1.1 200 OK

Заголовки ответа могут быть следующими:

response-header = Accept-Ranges
| Age
| ETag
| Location
| Proxy-Authenticate
| Retry-After
| Server
| Vary
| WWW-Authenticate

Age время в секундах, когда сообщение было создано на сервере.

ETag MD5 сущности для проверки изменений и модификаций ответа.

Location используется для перенаправления и содержит новый URL адрес.

Server определяет сервер, где было сформирован ответ.

Инструменты для определения HTTP трафика

Существует множество инструментов для мониторинга HTTP трафика. Вот несколько из них:

Наиболее часто используемый - это Chrome Developers Tools:

Если говорить об отладчике, можно воспользоваться Fiddler:

Для отслеживания HTTP трафика вам потребуется curl, tcpdump и tshark