1.2 什么是HTTP

前面章节没有对HTTP工作方式的细节做过多描述，这样我们才能对HTTP如何适用于广阔的因特网有自己的理解。本节，将简单介绍HTTP的动作方式，以及如何使用它。

如上所述，HTTP代表超文本传输协议。如其名字所表示的，HTTP最初是用来传输超文本文档（文档中包含指向其他文档的链接）的。HTTP的第一个版本，除这些文档以外不支持任何其他的类型。很快，开发者们意识到这个协议可以用来传输其他文件类型（如图片），所以如今超文本作为HTTP的第一个H，已经有点“名不符实”了。但是考虑到HTTP的广泛应用，现在也来不及给它改名字了。

HTTP基于可靠的网络连接，通常由TCP/IP提供，而TCP/IP建立在某种物理连接之上（如以太网、WiFi等）。因为通信协议被分到不同的层，所以每一层可以专注做好当前层的事情。HTTP不关心如何建立网络连接的底层细节。基于HTTP的应用应该关注如何处理网络错误或者连接错误，而协议本身并不考虑这些事情。

OSI模型（Open System Interconnection，开放式系统互联通信参考模型）是经常用来描述网络分层的概念模型。此模型包含7层，但这些层并不严格对应所有的网络，尤其是因特网。TCP跨越至少两层（有可能是三层），这取决于你如何定义这些层。图1.2简单地描述了此模型如何和Web流量对应，HTTP处在这个模型的哪个位置。

对于每一层的具体定义，有一些争论。在因特网这样的复杂系统中，不是每件事情都能像开发者喜欢的那样简单定义。事实上，IETF（Internet Engineering Task Force，因特网工程任务组）提醒过，不要太过于纠结网络分层[4]。但是，如果我们想对HTTP处在这个模型的哪个位置，以及它是如何基于下层的协议工作的，有个概括性的理解，OSI模型对我们还是很有帮助的。许多Web应用基于HTTP构建，所以我们在说应用层的时候，更多的是指网络而不是JavaScript应用。

从本质上来讲，HTTP是一个请求-响应协议。Web浏览器使用HTTP协议，向服务器发送一个请求。服务器响应一个消息，这个消息包含了浏览器所请求的资源。HTTP成功的关键在于简单。在随后的章节中我们会看到，这种简单性反而成了HTTP/2要解决的问题。为了效率，HTTP/2牺牲了一些简单性。

创建一个连接后，HTTP请求的基本语法如下：

这里的符号代表一个回车/换行（Enter或者Return键）。HTTP的基本形式就是如此简单。使用HTTP的其中一个方法（这里是GET），后跟所请求的资源地址（/page.html）。此刻已经连接到了对应的服务器，这里使用了叫作TCP/IP的技术。所以我们可以很简单地从服务器请求资源，而不用关心连接的创建和管理。

HTTP协议的首个版本（0.9）仅支持这种简单的语法，并且只有一个GET方法。这时候你可能会问，为什么在HTTP/0.9请求中还需要声明GET，不显得多此一举吗？后来的HTTP版本中引入了其他方法，所以请给HTTP的发明者们送上掌声，他们预见到了会有更多的请求方法。在下一节，会讨论HTTP的多个版本，但本语法作为HTTP GET请求的格式依然可被识别。

举一个实际的例子。由于Web服务器仅需要一个TCP/IP连接来接收HTTP请求，所以可以使用像Telnet这样的应用程序来模拟浏览器。Telnet是一个简单的应用程序，它可以创建到服务器的TCP/IP连接，然后你就能以文本形式输入命令，并查看响应。这个程序正是我们研究HTTP所需要的，不过在本章末尾，我们会介绍一些更好的查看HTTP的工具。但很不幸的是，一些技术面临过时，Telnet刚好是其中之一，许多操作系统默认都不包含Telnet客户端了。为了尝试一些简单的HTTP请求，我们可能需要手动安装一个Telnet客户端，或者可以使用一个类似的命令，如nc。这个命令是netcat的简写版，很多Linux系的操作系统中都有，包括macOS。下面给出一个它的简单示例，效果和使用Telnet几乎一样。

对于Windows用户来说，推荐使用PuTTY[5]（通常需要手动安装），而不建议使用Windows自带的客户端，自带的客户端经常会有显示问题，比如不显示正在输入的内容，或者覆盖掉之前的内容。安装、启动PuTTY之后，会看到配置窗口，可以在此输入主机名（www.google.com）、端口号（80）和连接类型（Telnet）。在Close window on exit（退出时关闭窗口）选项区，确保选中Never（永不）选项，否则将看不到结果，如图1.3所示。如果在输入下面的命令时遇到了问题，提示输入了错误的请求格式，则可能需要将Connection→Telnet→Telnet Negotiation Mode修改为Passive。

如果你使用的是Apple Macintosh或者Linux主机，也许可以直接从命令行调用Telnet，前提是Telnet已经安装好：

或者，像我们之前提到的，使用nc命令：

开启了一个Telnet会话并建立连接后，会看到屏幕上一片空白，或者出现如下提示（具体取决于Telnet程序）：

无论此消息有没有显示，我们都可以输入HTTP命令。所以，输入GET/并按下回车键，是在告诉Google的服务器，请求默认页（/），并且（因为没指定HTTP版本号）使用默认的HTTP/0.9。注意，有一些Telnet客户端默认不会回显你正在输入的内容（特别是Windows自带的Telnet客户端），所以我们看不到自己输入了什么内容。但是依旧可以发送这些命令。

Google的服务器通常使用HTTP/1.0响应，它会忽略你发送的HTTP/0.9请求（因为已经没有服务器在使用HTTP/0.9了）。响应中包含一个HTTP响应码200（说明请求成功）或者302（说明服务器想让你跳转到另外一页），随后关闭连接。下一节我们介绍过程的细节，所以现在不要太关注其中的细节。

如下是一台Linux终端上的响应，响应行加粗显示。为了简洁，返回的HTML内容没有完全显示：

如果你不在美国，可能会看到一个指向当地Google服务器的跳转。比如，你在爱尔兰，Google会发送一个302响应，建议浏览器访问Google Ireland（http://www.google.ie）。如下所示：

在每个例子的末尾，我们都会看到，连接被关闭。想要发送另一个HTTP请求，需要再次创建连接。为了省略此步骤，可以使用HTTP/1.1（默认保持连接打开，后面会讲），在请求资源之后输入HTTP/1.1：

注意，如果你使用HTTP/1.0或者HTTP/1.1，一定要按两下Return键，告诉Web服务器HTTP请求发送完了。在下一节，我们解释为什么对于HTTP/1.0和HTTP/1.1来说，必须按两下Return键。

在服务器响应之后，可以再次使用GET命令获取页面。实际上，Web浏览器通常使用这个未关闭的连接去请求其他的资源（而不是像我们一样再次请求同样的资源），但是概念上是一样的。

从技术上来讲，为了遵守HTTP/1.1规范，在HTTP/1.1请求中还要指定host首部，理由我们还是放到后面再讲。对于这个简单的例子，不用太担心这个要求，因为Google看起来并不一定要求这样（但是如果使用其他的网站，结果可能不同）。

如你所见，HTTP基本的语法很简单，是一种基于文本的请求-响应格式，但是在HTTP/2下它变成了二进制格式。

如果请求非文本数据，比如一张图片，使用像Telnet这样的程序就不太方便了。在终端会话中会显示一堆乱码，Telnet会尝试将二进制图片格式转换为有意义的文本，但是失败了。如：

现在笔者已经不使用Telnet了，有更好的工具可以使用，但是这个练习依然很有用，它说明了HTTP消息的格式，并展示了协议的初始版本是多么地简单。

如之前提到的，HTTP成功的关键在于它的简单，这使它在服务层面实现起来相对简单。所以，似乎所有可以上网的电脑（从复杂的服务器到IoT中的灯泡）都可以实现HTTP，并直接通过网络提供灵活的命令。实现完全符合HTTP规范的Web服务器是一项更加艰巨的任务。同样，网页浏览器也非常复杂，在通过HTTP获取网页（包括HTML、CSS和用于显示网页的JavaScript）后，还有无数其他协议需要处理。但是，创建一个简单的服务来监听HTTP GET请求，以及响应数据，并不困难。HTTP的简单性也促进了微服务体系结构的繁荣，在该结构中，通常基于较轻的应用服务器，如Node.js（Node），应用程序被分成许多独立的Web服务。