Протокол HTTP

HTTP был разработан как протокол обмена данными между веб-сервером и веб-браузером. Это протокол прикладного уровня модели OSI, который используется для передачи между клиентом и сервером файлов HTML, CSS, JS, API, картинок, аудио, видео, введённых пользователем данных и прочего. Клиент (веб-браузер) отправляет серверу (веб-серверу) запросы и получает от него ответы. Сервер в рамках протокола HTTP практически всегда занимает пассивную позицию.

Есть три главных объекта, которые обмениваются сообщениями:

1. Клиент (user agent) — программа, которая отправляет запросы, получает и обрабатывает ответы от имени пользователя на устройстве пользователя, например, браузер.
2. Сервер (веб-сервер) — программа, которая работает на сервере, принимает и обрабатывает запросы от клиента, а затем отправляет ответы клиенту. Этой программой является веб-сервер.
3. Прокси (прокси-сервер) — программа, которая работает на сервере, пропускает через себя запросы и ответы и выступает в роли посредника между клиентом и сервером.

На первом этапе клиент устанавливает соединение с сервером с помощью протокола транспортного уровня TCP. Клиент может переиспользовать одно и то же соединение для работы с сервером или создавать его каждый раз. Это зависит от задачи, конфигурации сети и конкретных настроек оборудования. После установки соединения клиент посылает HTTP-сообщение с телом и параметрами запроса. Сервер принимает это сообщение и на основании логики работы бэкенда формирует и отправляет HTTP-сообщение ответа.

Протокол HTTP не хранит состояние, поэтому количество соединений не приводит к существенному усложнению взаимодействия между объектами системы. Однако существует понятие сессии, с помощью которой можно передавать и хранить необходимые данные, относящиеся в конкретному сеансу связи. Данные сессии сохраняются на клиенте и на сервере. Например, доступен идентификатор сессии, который позволяет не проводить авторизацию клиента при каждом обращении к серверу.

Прокси-серверы осуществляют сервисные функции:

• Кэшировать данные запроса или ответа для улучшения производительности и снижения сетевого трафика.
• Фильтровать данные. Например, можно сканировать данные антивирусом или использовать родительский контроль.
• Осуществлять балансировку нагрузки, распределяя запросы между разными серверами.
• Проводить аутентификацию клиентов для управления доступом к ресурсам.
• Хранить информацию о запросах клиентов и ответах сервера, реализуя таким образом логирование.
• Обнаруживать некоторые типы атак на сетевой узел (например, определение подозрительного трафика или DDoS-атаки).

HTTP-сообщение представляет собой обычный текст. Структура сообщения строго определена:

1. Стартовая строка;
2. Заголовки, передают сервисную информацию;
3. Тело сообщения, представляет данные в текстовом виде.

Тело сообщения — это опциональная часть сообщения, которая может отсутствовать. Например, для некоторых GET-запросов (то есть запросов со стороны клиента, в качестве метода получения данных для которого выбран метод GET) или для всех HEAD-запросов. Если тело сообщения присутствует, то это обозначается заголовками Content-Length или Transfer-Encoding.

Стартовая строка запроса содержит информацию о методе запроса, относительном адресе и версии протокола в формате Метод URI HTTP/Версия. Стартовая строка ответа содержит версию протокола, код и статус ответа сервера в формате HTTP/Версия Код Статус.

Когда браузер посылает запрос на открытие главной страницы сайта, стартовая строка запроса будет такой:

        
          
          GET / HTTP/1.1
          GET / HTTP/1.1

        
        
          
            
            Скопировать
            Скопировано
            Не удалось скопировать
          
        
      

Если страница существует и к ней есть доступ, то стартовая строка ответа будет такой:

        
          
          HTTP/1.1 200 OK
          HTTP/1.1 200 OK

        
        
          
            
            Скопировать
            Скопировано
            Не удалось скопировать
          
        
      

Методы запроса описывают тип обработки данных, который клиент хочет осуществить. Доступны следующие методы:

• OPTIONS — используется для определения возможностей сервера по преобразованию данных.
• GET — используется для получения данных от сервера.
• HEAD — то же, что и GET, но не содержит тело в сообщении ответа.
• POST — используется для отправки данных на сервер.
• PUT — используется для добавления новых или изменения существующих данных на сервере.
• PATCH — то же, что и PUT, но используется для обновления части данных.
• DELETE — используется для удаления данных на сервере.
• TRACE — возвращает запрос от клиента таким образом, что в ответе содержится информация о преобразованиях запроса на промежуточных серверах.
• CONNECT — переводит текущее соединение в TCP/IP-туннель. Обычно этот метод используется для установления защищённого SSL-соединения.

Код состояния в ответе сервера содержит информацию о результате обработки данных. Существует пять классов кодов состояний:

• 1xx — обработка данных на сервере продолжается;
• 2xx — успешная обработка данных;
• 3xx — перенаправление запросов;
• 4xx — ошибка по вине клиента;
• 5xx — ошибка по вине сервера.

Самые популярные ответы сервера (коды состояния и статусы):

• 200 OK в случае успешной обработки запроса.
• 301 Moved Permanently если редирект используется на постоянной основе.
• 307 Temporary Redirect если редирект используется временно.
• 400 Bad Request если в запросе есть синтаксическая ошибка.
• 403 Forbidden если запрос успешный, но сервер его не может выполнить, поскольку пользователь не имеет достаточных прав.
• 404 Not Found если запрошенного ресурса не существует.
• 500 Internal Server Error если работа программы на сервере выдала ошибку.

Все возможные статусы описаны в реестре кодов, а так же на справочных ресурсах.

Заголовки делятся на четыре группы:

1. Основные заголовки, которые могут включаться в любые сообщения клиента и сервера.
2. Заголовки запроса, которые используются только в сообщениях клиента.
3. Заголовки ответа, которые используются только в сообщениях сервера.
4. Заголовки сущности, которые описывают данные в сообщении.

Заголовки принято группировать в соответствии со списком выше и посылать их в соответствующем списку порядке. В стандартах для каждой версии HTTP описано довольно много заголовков, но можно использовать и свои.

В заголовках указывается разная необходимая для работы веб-сервера или клиента информация. Например, есть адрес домена, к которому обращается клиент или информация об авторизации пользователя. Также заголовки могут содержать информацию о настройках кэширования на клиенте и сервере, формате передаваемых данных, языке, последних дате и времени модификации данных и так далее.

Приведём пример. Для экономии трафика часто используют сжатие данных: архивация данных перед пересылкой и разархивация после пересылки. Для этого применяют несколько алгоритмов сжатия. Например, часто применяется gzip, но наиболее интересным и современным является brotli.

Для того чтобы пользоваться сжатием, необходимо дать понять клиенту и серверу, что это вообще возможно и какой алгоритм сжатия применять. Выбор конкретного алгоритма обусловлен несколькими специфическими причинами. Например, программная поддержка на клиенте (чаще всего клиентом является браузер), реализация сжатия на сервере, особенности пересылаемых данных. В любом случае клиент должен сообщить серверу, что сжатие поддерживается, сервер должен сообщить клиенту, что данные сжаты и их необходимо распаковать перед использованием.

Например, для того чтобы сообщить серверу о поддержке сжатия в форматах gzip, br или deflate, нужно использовать заголовок:

        
          
          Accept-Encoding: gzip, br, deflate
          Accept-Encoding: gzip, br, deflate

        
        
          
            
            Скопировать
            Скопировано
            Не удалось скопировать
          
        
      

Сервер для передачи данных в сжатом формате gzip должен послать заголовок:

        
          
          Content-Encoding: gzip
          Content-Encoding: gzip

        
        
          
            
            Скопировать
            Скопировано
            Не удалось скопировать
          
        
      

Формат данных тела сообщения может быть нескольких типов, которые закреплены в спецификациях HTTP-протокола различных версий (HTTP/1.0 (стандарт RFC 1945), HTTP/1.1 (стандарт RFC 2616), HTTP/2 (черновик стандарта), HTTP/3 (черновик стандарта)). Чаще всего встречаются типы:

• text/html.
• application/json.
• multipart/form-data.

        
          
          curl http://example.com
          curl http://example.com

        
        
          
            
            Скопировать
            Скопировано
            Не удалось скопировать
          
        
      

        
          
          curl -v http://example.com*   Trying 93.184.216.34...* TCP_NODELAY set* Connected to example.com (93.184.216.34) port 80 (#0)> GET / HTTP/1.1> Host: example.com> User-Agent: curl/7.64.1> Accept: */*>< HTTP/1.1 200 OK< Age: 258083< Cache-Control: max-age=604800< Content-Type: text/html; charset=UTF-8< Date: Thu, 22 Jul 2021 15:42:57 GMT< Etag: "3147526947+ident"< Expires: Thu, 29 Jul 2021 15:42:57 GMT< Last-Modified: Thu, 17 Oct 2019 07:18:26 GMT< Server: ECS (dcb/7F17)< Vary: Accept-Encoding< X-Cache: HIT< Content-Length: 1256<<!doctype html><html>* Connection #0 to host example.com left intact* Closing connection 0
          curl -v http://example.com
*   Trying 93.184.216.34...
* TCP_NODELAY set
* Connected to example.com (93.184.216.34) port 80 (#0)
> GET / HTTP/1.1
> Host: example.com
> User-Agent: curl/7.64.1
> Accept: */*
>
< HTTP/1.1 200 OK
< Age: 258083
< Cache-Control: max-age=604800
< Content-Type: text/html; charset=UTF-8
< Date: Thu, 22 Jul 2021 15:42:57 GMT
< Etag: "3147526947+ident"
< Expires: Thu, 29 Jul 2021 15:42:57 GMT
< Last-Modified: Thu, 17 Oct 2019 07:18:26 GMT
< Server: ECS (dcb/7F17)
< Vary: Accept-Encoding
< X-Cache: HIT
< Content-Length: 1256
<
<!doctype html>
<html>

* Connection #0 to host example.com left intact
* Closing connection 0

        
        
          
            
            Скопировать
            Скопировано
            Не удалось скопировать
          
        
      

        
          
          *   Trying 93.184.216.34...* TCP_NODELAY set* Connected to example.com (93.184.216.34) port 80 (#0)
          *   Trying 93.184.216.34...
* TCP_NODELAY set
* Connected to example.com (93.184.216.34) port 80 (#0)

        
        
          
            
            Скопировать
            Скопировано
            Не удалось скопировать
          
        
      

        
          
          * Connection #0 to host example.com left intact* Closing connection 0
          * Connection #0 to host example.com left intact
* Closing connection 0

        
        
          
            
            Скопировать
            Скопировано
            Не удалось скопировать