HTTP/HTTPS 的请求与响应

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2023-12-01

网络爬虫工作过程可以理解为模拟浏览器操作的过程，浏览器的主要功能是向服务器发出请求，在浏览器窗口中展示服务器返回的网络资源。

一、浏览器处理网页的过程

我们先来看一下浏览网页的基本过程，比如我们在浏览器地址栏输入：http://www.baidu.com 回车后会浏览器会显示百度的首页。

这段网络通信过程中到底发生了什么？简单来说这段过程发生了以下四个步骤：

当我们在浏览器输入URL http://www.baidu.com 的时候，浏览器先通过 DNS服务器查找URL的域名对应的 IP地址。
浏览器会向向 IP地址对应的 Web服务器发送HTTP请求，去获取 http://www.baidu.com 的html文件，Web服务器响应请求，将html文件发送回给浏览器。
浏览器分析服务器返回的HTML文件，发现其中引用了很多其他文件，比如图片文件，CSS文件，JS文件。浏览器会自动再次发送每个文件的HTTP请求，去获取这些文件。
当所有的文件都获取成功后，浏览器会根据HTML语法结构，将所有内容完整的显示出来。

名词注解：

1. URL

URL（Uniform / Universal Resource Locator的缩写）：统一资源定位符，是用于完整地描述Internet上网页和其他资源的地址的一种标识方法。

基本格式： scheme://host[:port]/path/[?query-string][#anchor]

scheme：协议(例如：http, https, ftp等)
host：服务器的域名或 IP地址
port：服务器的端口（如果是走协议默认端口，HTTP缺省端口80）
path：访问资源的路径
query-string：查询字符串参数，发送给http服务器的数据
anchor：锚点（跳转到网页的指定锚点位置）

例如：

2. DNS

DNS 是计算机域名系统 (Domain Name System 或Domain Name Service) 的缩写，由解析器和域名服务器组成的。

解析器用来解析URL地址对应的域名，而域名服务器是指保存有该网络中所有主机的域名和对应IP地址，并具有将域名转换为IP地址功能的服务器。

一般一个域名的 DNS解析时间在10~60毫秒之间。

一个域名必须对应一个IP地址，而一个IP地址不一定会有域名。

3. HTTP和HTTPS

HTTP协议（HyperText Transfer Protocol，超文本传输协议）：是一种发布和接收 HTML页面的方法。

HTTPS（Hypertext Transfer Protocol over Secure Socket Layer）简单讲是HTTP的安全版，在HTTP下加入SSL层。

SSL（Secure Sockets Layer 安全套接层）主要用于Web的安全传输协议，在传输层对网络连接进行加密，保障在Internet上数据传输的安全。

HTTP的端口号为80，
HTTPS的端口号为443

二、HTTP的请求与响应

HTTP通信由两部分组成： 客户端请求消息 与 服务器响应消息

客户端HTTP请求

URL只是标识资源的位置，而HTTP是用来提交和获取资源。客户端发送一个HTTP请求到服务器的请求消息，包括以下格式：

请求行、请求头部、空行、请求数据

四个部分组成，下图给出了请求报文的一般格式。

一个典型的HTTP请求示例

GET https://www.baidu.com/ HTTP/1.1
Host: www.baidu.com
Connection: keep-alive
Upgrade-Insecure-Requests:1
User-Agent:Mozilla/5.0(Windows NT 10.0;Win64; x64)AppleWebKit/537.36(KHTML, like Gecko)Chrome/54.0.2840.99Safari/537.36
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,*/*;q=0.8
Referer: http://www.baidu.com/
Accept-Encoding: gzip, deflate, sdch, br
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.8,en;q=0.6
Cookie: BAIDUID=04E4001F34EA74AD4601512DD3C41A7B:FG=1; BIDUPSID=04E4001F34EA74AD4601512DD3C41A7B; PSTM=1470329258; MCITY=-343%3A340%3A; H_PS_PSSID=1447_18240_21105_21386_21454_21409_21554; BD_UPN=12314753; sug=3; sugstore=0; ORIGIN=0; bdime=0; H_PS_645EC=7e2ad3QHl181NSPbFbd7PRUCE1LlufzxrcFmwYin0E6b%2BW8bbTMKHZbDP0g; BDSVRTM=0

请求方法
GET https://www.baidu.com/ HTTP/1.1

根据HTTP标准，HTTP请求可以使用多种请求方法。

HTTP 0.9：只有基本的文本 GET 功能。

HTTP 1.0：完善的请求/响应模型，并将协议补充完整，定义了三种请求方法： GET, POST 和 HEAD方法。

HTTP 1.1：在 1.0 基础上进行更新，新增了五种请求方法：OPTIONS, PUT, DELETE, TRACE 和 CONNECT 方法。

HTTP 2.0（未普及）：请求/响应首部的定义基本没有改变，只是所有首部键必须全部小写，而且请求行要独立为 :method、:scheme、:host、:path这些键值对。

序号	方法	描述
1	GET	请求指定的页面信息，并返回实体主体。
2	POST	向指定资源提交数据进行处理请求（例如提交表单或者上传文件），数据被包含在请求体中。POST请求可能会导致新的资源的建立和/或已有资源的修改。
3	HEAD	类似于get请求，只不过返回的响应中没有具体的内容，用于获取报头
4	PUT	从客户端向服务器传送的数据取代指定的文档的内容。
5	DELETE	请求服务器删除指定的页面。
6	CONNECT	HTTP/1.1协议中预留给能够将连接改为管道方式的代理服务器。
7	OPTIONS	允许客户端查看服务器的性能。
8	TRACE	回显服务器收到的请求，主要用于测试或诊断。

HTTP请求主要分为Get和Post两类：

GET是从服务器上获取指定页面信息，POST是向服务器提交数据并获取页面信息。
GET请求参数都显示在URL上，服务器根据该请求所包含URL中的QueryString参数来产生响应内容。 “Get” 请求的参数是URL的一部分。
POST请求参数在请求体Formdata中，消息长度没有限制而且以隐式的方式进行发送，通常用来向HTTP服务器提交量比较大的数据（比如请求中包含许多参数或者文件上传操作等）。 “POST”请求的参数不在URL中，而在请求体中。

三、常用的请求报头

1. Host (主机和端口号)

Host：对应网址URL中的Web名称和端口号，用于指定被请求资源的Internet主机和端口号，通常属于URL的Host部分。

2. Connection (连接类型)

Connection：表示客户端与服务连接类型，通常情况下：

Client 发起一个包含 Connection:keep-alive 的请求（HTTP/1.1使用 keep-alive 为默认值）
Server收到请求后：
如果 Server 支持 keep-alive，回复一个包含 Connection:keep-alive 的响应，不关闭连接；
如果 Server 不支持 keep-alive，回复一个包含 Connection:close 的响应，关闭连接。
如果client收到包含 Connection:keep-alive 的响应，向同一个连接发送下一个请求，直到一方主动关闭连接。

Connection : keep-alive 在很多情况下能够重用连接，减少资源消耗，缩短响应时间。比如当浏览器需要多个文件时(比如一个HTML文件和多个Image文件)，不需要每次都去请求建立连接。

3. Upgrade-Insecure-Requests (升级为HTTPS请求)

Upgrade-Insecure-Requests：升级不安全的请求，意思是会在加载 http 资源时自动替换成 https 请求，让浏览器不再显示https页面中的http请求警报。

HTTPS 是以安全为目标的 HTTP 通道，所以在 HTTPS 承载的页面上不允许出现 HTTP 请求，一旦出现就是提示或报错。

4. User-Agent (浏览器名称)

User-Agent：标识客户端身份的名称，通常页面会根据不同的User-Agent信息自动做出适配，甚至返回不同的响应内容。

5. Accept (传输文件类型)

Accept：指浏览器或其他客户端可以接受的MIME（Multipurpose Internet Mail Extensions（多用途互联网邮件扩展））文件类型，服务器可以根据它判断并返回适当的文件格式。

举例：

Accept: /：表示什么都可以接收。
Accept：image/gif：表明客户端希望接受GIF图像格式的资源；
Accept：text/html：表明客户端希望接受html文本。
Accept: text/html, application/xhtml+xml;q=0.9, image/*;q=0.8：表示浏览器支持的 MIME 类型分别是 html文本、xhtml和xml文档、所有的图像格式资源。

q是权重系数，范围 0 =< q <= 1，q 值越大，请求越倾向于获得其“;”之前的类型表示的内容。若没有指定q值，则默认为1，按从左到右排序顺序；若被赋值为0，则用于表示浏览器不接受此内容类型。

Text：用于标准化地表示的文本信息，文本消息可以是多种字符集和或者多种格式的；Application用于传输应用程序数据或者二进制数据。详细请点击

6. Referer (页面跳转来源)

Referer：表明产生请求的网页来自于哪个URL，用户是从该 Referer页面访问到当前请求的页面。这个属性可以用来跟踪Web请求来自哪个页面，是从什么网站来的等。

防盗链：有时候遇到下载某网站图片，需要对应的referer，否则无法下载图片，那是因为人家做了防盗链，原理就是根据referer去判断是否是本网站的地址，如果不是，则拒绝，如果是，就可以下载。

7. Accept-Encoding（文件编解码格式）

Accept-Encoding：指出浏览器可以接受的编码方式。编码方式不同于文件格式，它是为了压缩文件并加速文件传递速度。浏览器在接收到Web响应之后先解码，然后再检查文件格式，许多情形下这可以减少大量的下载时间。

举例：Accept-Encoding:gzip;q=1.0, identity; q=0.5, *;q=0
如果有多个Encoding同时匹配, 按照q值顺序排列，本例中按顺序支持 gzip, identity压缩编码，支持gzip的浏览器会返回经过gzip编码的HTML页面。

如果请求消息中没有设置这个报头，通常服务器假定客户端不支持压缩，直接返回文本。

8. Accept-Language（语言种类）

Accept-Langeuage：指出浏览器可以接受的语言种类，如en或en-us指英语，zh或者zh-cn指中文，当服务器能够提供一种以上的语言版本时要用到。

如果目标网站支持多个语种的话，可以使用这个信息来决定返回什么语言的网页。

9. Accept-Charset（字符编码）

Accept-Charset：指出浏览器可以接受的字符编码。

举例：Accept-Charset:iso-8859-1,gb2312,utf-8

ISO8859-1：通常叫做Latin-1。Latin-1包括了书写所有西方欧洲语言不可缺少的附加字符，英文浏览器的默认值是ISO-8859-1.
gb2312：标准简体中文字符集;
utf-8：UNICODE 的一种变长字符编码，可以解决多种语言文本显示问题，从而实现应用国际化和本地化。

如果在请求消息中没有设置这个域，默认客户端是任何字符集都可以接受，则返回网页charset指定的编码。

10. Cookie （Cookie）

Cookie：浏览器用这个属性向服务器发送Cookie。Cookie是在浏览器中寄存的小型数据体，它可以记载和服务器相关的用户信息，也可以用来实现模拟登陆，之后会详细讲。

11. Content-Type (POST数据类型)

Content-Type：POST请求里用来表示的内容类型。

举例：Content-Type = Text/XML; charset=gb2312：
指明该请求的消息体中包含的是纯文本的XML类型的数据，字符编码采用“gb2312”。

四、服务端HTTP响应

HTTP响应也由四个部分组成，分别是：状态行、消息报头、空行、响应正文

HTTP/1.1200 OK
Server:Tengine
Connection: keep-alive
Date:Wed,30Nov201607:58:21 GMT
Cache-Control: no-cache
Content-Type: text/html;charset=UTF-8
Keep-Alive: timeout=20
Vary:Accept-Encoding
Pragma: no-cache
X-NWS-LOG-UUID: bd27210a-24e5-4740-8f6c-25dbafa9c395
Content-Length:180945

常用的响应报头(了解)

理论上所有的响应头信息都应该是回应请求头的。但是服务端为了效率，安全，还有其他方面的考虑，会添加相对应的响应头信息，从上图可以看到：

1. Cache-Control：must-revalidate, no-cache, private。

这个值告诉客户端，服务端不希望客户端缓存资源，在下次请求资源时，必须要从新请求服务器，不能从缓存副本中获取资源。

Cache-Control是响应头中很重要的信息，当客户端请求头中包含Cache-Control:max-age=0请求，明确表示不会缓存服务器资源时,Cache-Control作为作为回应信息，通常会返回no-cache，意思就是说，”那就不缓存呗”。
当客户端在请求头中没有包含Cache-Control时，服务端往往会定,不同的资源不同的缓存策略，比如说oschina在缓存图片资源的策略就是Cache-Control：max-age=86400,这个意思是，从当前时间开始，在86400秒的时间内，客户端可以直接从缓存副本中读取资源，而不需要向服务器请求。

2. Connection：keep-alive

这个字段作为回应客户端的Connection：keep-alive，告诉客户端服务器的tcp连接也是一个长连接，客户端可以继续使用这个tcp连接发送http请求。

3. Content-Encoding:gzip

告诉客户端，服务端发送的资源是采用gzip编码的，客户端看到这个信息后，应该采用gzip对资源进行解码。

4. Content-Type：text/html;charset=UTF-8

告诉客户端，资源文件的类型，还有字符编码，客户端通过utf-8对资源进行解码，然后对资源进行html解析。通常我们会看到有些网站是乱码的，往往就是服务器端没有返回正确的编码。

5. Date：Sun, 21 Sep 2016 06:18:21 GMT

这个是服务端发送资源时的服务器时间，GMT是格林尼治所在地的标准时间。http协议中发送的时间都是GMT的，这主要是解决在互联网上，不同时区在相互请求资源的时候，时间混乱问题。

6. Expires:Sun, 1 Jan 2000 01:00:00 GMT

这个响应头也是跟缓存有关的，告诉客户端在这个时间前，可以直接访问缓存副本，很显然这个值会存在问题，因为客户端和服务器的时间不一定会都是相同的，如果时间不同就会导致问题。所以这个响应头是没有Cache-Control：max-age=*这个响应头准确的，因为max-age=date中的date是个相对时间，不仅更好理解，也更准确。

7. Pragma:no-cache

这个含义与Cache-Control等同。

8.Server：Tengine/1.4.6

这个是服务器和相对应的版本，只是告诉客户端服务器的信息。

9. Transfer-Encoding：chunked

这个响应头告诉客户端，服务器发送的资源的方式是分块发送的。一般分块发送的资源都是服务器动态生成的，在发送时还不知道发送资源的大小，所以采用分块发送，每一块都是独立的，独立的块都能标示自己的长度，最后一块是0长度的，当客户端读到这个0长度的块时，就可以确定资源已经传输完了。

10. Vary: Accept-Encoding

告诉缓存服务器，缓存压缩文件和非压缩文件两个版本，现在这个字段用处并不大，因为现在的浏览器都是支持压缩的。

五、响应状态码

响应状态代码有三位数字组成，第一个数字定义了响应的类别，且有五种可能取值（后面会详细列出）。

常见状态码：

100~199：表示服务器成功接收部分请求，要求客户端继续提交其余请求才能完成整个处理过程。
200~299：表示服务器成功接收请求并已完成整个处理过程。常用200（OK 请求成功）。
300~399：为完成请求，客户需进一步细化请求。例如：请求的资源已经移动一个新地址、常用302（所请求的页面已经临时转移至新的url）、307和304（使用缓存资源）。
400~499：客户端的请求有错误，常用404（服务器无法找到被请求的页面）、403（服务器拒绝访问，权限不够）。
500~599：服务器端出现错误，常用500（请求未完成。服务器遇到不可预知的情况）。