HTTP 协议极其庞杂，它影响着浏览器、爬虫、代理服务器、防火墙、CDN、Web 容器、微服务等诸多方面，自身的规范却并不统一，所要面对的各类软件的新旧版本也同时存在于网络上。在这种情况下，如果对 HTTP 没有一个深入的理解，就很容易被各种各样的网络问题难倒。

     

那么，如何才能快速掌握 HTTP 协议呢？

在我看来，需要从以下四个方面入手：

工欲善其事，必先利其器，首先我们先要掌握好抓包及相关的工具，这样在分析各种网络协议时也就更加得心应手。

先从架构入手，搞清楚 HTTP 协议到底想解决什么问题，面临哪些非功能性的约束，又是怎样一步步发展变迁至今的。

熟悉协议格式，对隧道或者正向代理下的 URI 格式、对多表述包体和不定长包体的传输格式要了解，对 DNS 的 QUESTION/ANSWER 也要了解。

掌握应用场景，跨域访问与同源策略到底在纠结什么？代理服务器上的共享缓存如何精细化控制？

先给大家分享我整理的 HTTP 学习知识图谱，你可以收藏起来，时不时地拿出来对照：

下面，我们来一一详述这四个方面。

一、用好工具

学好 HTTP 协议，至少要用到下面 4 个工具：

1. Chrome Network 抓包面板

这个工具有 4 个优点：

快速分析 HTTP 请求

便捷卸载 TLS/SSL 内容

可协助分析页面加载性能

方便分析 websocket 内容

该工具包含 5 个面板，在过滤器的 Filter 输入栏中还支持复杂的属性过滤，在请求列表中可以看到请求的上下游，也能看到每个请求的时间分布。

2. telnet

这个小工具主要用于构造原始的应用层协议，帮助我们理解 HTTP 实际在网络中传输的格式是什么样的。

3. curl

telnet 有两个问题：

太过繁琐，每次要输入完整的请求。实际我们可能只是想改一下方法或者某个 HEADER 头部。

不支持 HTTPS，不支持包体压缩，导致无法向某些站点发起请求。

而 curl 完美解决了这些问题。它也用于构造定制化的 HTTP 请求，并可以分析 HTTP 响应头部或者包体。

4. Wireshark

这是学习完整 Web 协议栈的必备工具，我们可以在服务器端用 tcpdump 抓包后，在可视化的 Wireshark 上便捷分析。

Wireshark 功能极为强大：

既支持 BPF 捕获过滤器，也支持分析时的显示过滤器；

通过流跟踪或者会话图标，我们可以轻松地以 session 会话为单位进行分析 ;

通过可配置的着色规则，但以不同的色彩帮助我们轻松找出有问题的报文；

通过报文的标注及导出，以及文件的合并、时间的平移，可以轻松将多台机器上的抓到的报文放在一起分析对比；

既可以通过 Packet Detail 中看到每层报文解析出的可读值，也能在 Packet Byte 中看到二进制流；

支持报文统计，对大量 HTTP 报文的分析非常方便！

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二、理解架构

要理解 HTTP 的架构，需要从以下 4 个方面入手：

1. HTTP 协议到底想解决什么问题？

HTTP 协议设计之初用于解决人与机器间的通讯，所谓“B/S 架构”中的浏览器是我们必须考虑进的因素。因此，HTTP 协议就需要传输超媒体数据（包括图片、视频等大粒度数据）。

当然，现在许多物联网中的设备也在使用 HTTP 协议，所以，它也在解决机器与机器间的通讯。

另外，网络爬虫也是 HTTP 协议要面对的问题，于是 robots.txt 这样的规范也应运而生。

2. HTTP 协议面临哪些非功能性约束？

主要包括以下 5 个方面：

高可扩展性，因为它需要面对全世界用户群体以及数十年以上的寿命；

低门槛，既有使用门槛也包括开发门槛，JavaApplet 的式微与 Javascript 的如日中天就是极好的例证；

分布式环境下的大粒度数据传输；

Internet 下无法控制的负载以及种类版本繁多的组件；

向前兼容，HTTP/1.1 中的许多特性都需要照顾到那些仅支持 HTTP/1.0 的代理服务器在互联网上的顺利运行。

3. 遵循的架构设计方案是怎样的？

HTTP/1.1 完全遵循 REST 架构进行设计，而 REST 架构主要包含以下 4 个子架构：

LCS：空间上分层的客户端服务器，因此我们才有了隧道、代理、网关、CDN、负载均衡等产品；

CSS：无状态的客户端服务器，因此我们才有了 Request/Response 请求模式，才要求 cookie 头部或者 URL 不能超过 4KB 等。

COD：按需代码，即将代码从服务器移至客户端再运行，今天的前端生态都是基于此架构下的 JavaScript 上衍生的。

$：缓存，HTTP 组件中到处都有缓存，共享缓存、私有缓存，没指明缓存时限还要预估一个缓存过期值。

4. HTTP 协议特性有哪些？

首先，我们需要理解它在 OSI 概念模型的哪一层，它又是处在 TCP/IP 体系的什么位置。

其次，我们可以从上述架构中推导出它的定义：一种无状态的、应用层的、以请求 / 应答方式运行的协议，它使用可扩展的语义和自描述消息格式，与基于网络的超文本信息系统灵活的互动！

三、熟悉协议格式

学习 HTTP 协议格式时，应从以下 3 个方面入手：

1. 扩充巴科斯 - 瑙尔范式：ABNF 元语言

元语言可用于描述协议格式，而 ABNF 就严谨定义了 HTTP 的格式。ABNF 并不复杂，只需要我们花 10 分钟即可学会，它包括操作符和核心规则 2 大部分，这里不再列出。

2. HTTP 协议格式

掌握 HTTP 协议格式需要理清一个树状知识图，参见前面我整理的 HTTP 知识图谱。

3. DNS 协议格式

我们需要掌握 3 方面的知识：

DNS 报文是基于 UDP 的，它的通用格式是固定的，需要理解各字段含义；

Questions 部分需要重点看 QNAME 域名是如何编码的，以及 QTYPE 的含义；

Answers 部分字段更多，特别是对 NAME 及 RDATA 部分的偏移表示法要有所了解。

四、掌握应用场景

HTTP 的应用场景极其广泛，下面我列出常见的 9 个场景，在协议格式中提到的各种方法、响应码、头部、包体编码方式都与具体场景相关。

1. 内容如何协商

响应式协商由于 RFC 规范不明所以很少使用，而主动式协商关于语言、编码、媒体类型等是我们日常打交道的常见方式。

2. FORM 表单如何提交

表单提交虽然有 3 种编码方式，但最常用的还是 boundary 分隔的多表述共存于单一包体的方式，WAF 防火墙必须考虑如何应对这种包体内的 SQL 注入攻击。

3. Range 请求的使用

传输大文件所用到的断点续传和多线程下载，都需要使用 Range 规范，为防止多请求下载过程中服务器端更新的情况，还需要引入条件请求 If-Range。

4. Cookie 与 Session 的设计

Set-Cookie 中有许多属性，既有限制有效期的 expires-av、max-age-av，也有限制使用范围的 domain-av、path-av，还有限制协议的 secure-av 或是限制使用对象的 httponly-av。

这种种限制都是为了保证浏览器使用 cookie 是否安全，而同时为了便利性，浏览器也支持第三方 cookie，这更是为厂商搜集用户信息提供了方便。

5. 浏览器同源策略与跨域请求

同源策略是浏览器所做的限制，如果我们直接基于网络库处理响应是不受此限制的。所以，这个同源策略的有效性非常依赖浏览器的实现。当然，同源策略中不包含防范 CSRF 攻击，服务器通常基于 token 策略解决 CSRF 攻击。

安全与便利是必须权衡取舍的，为了增加便利性，必须允许 AJAX 的跨域请求，于是 CORS 便诞生了。

6. 条件请求

条件请求不只可应对多线程下载时的资源中途变量，也可针对多人协作的 wiki 系统生效，同时也能用于缓存更新。在 Restful API 设计中它大有用武之地。

7. 共享缓存与私有缓存

当下的互联网上缓存无处不在，即使服务器上没有配置某些资源可以缓存，浏览器也在想尽办法预估出一段时间缓存资源。因为，缓存能够极大的提升用户体验、降低网络负载！能够控制缓存的 HTTP 头部非常多，它不只控制缓存的有效期，也在控制缓存依据的关键字。

8. 重定向的应用

关于重定向我们需要从 2 个维度 4 个象限去理解：可更改方法、不可更改方法、可缓存、不可缓存。这便引出了 301、302、303、307、308 这 5 种不同的响应状态码。

9. 网络爬虫

爬虫无处不在，远不只久远的搜索引擎爬虫，当下在出行（例如 12306 火车票或者亚航）、电商、社交（新浪微博）等都广受爬虫骚扰，爬虫不只爬取信息，还模拟人类制造行为，例如许多抢票机、僵尸粉都如此。而另一方面，为了欢迎 google/baidu 的爬虫，又诞生了各种 SEO 策略及教程，还有许多利用 PageRank 漏洞提升关键词排名的商家在以此盈利。所以，理解爬虫的工作方式也是非常重要的。

当然，HTTP 应用场景远不止这些，但彻底掌握这些场景将使我们完全理解 HTTP 协议中常见的方法、头部、响应码等等。

HTTP 协议是 Web 协议里非常重的一块，作为程序员，无论你是前后端工程师，还是运维测试，如果想面试更高的职位，或者要站在更高的角度去理解技术业务架构，并能在问题出现时快速、高效地解决问题，Web 协议一定是你绕不过去的一道坎。熟练掌握各种常用 Web 协议，可以帮你在工作中轻松应对各种网络难题。

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