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【计算机网络】第2章：应用层—Web and HTTP

article 2025/5/31 23:58:38

一、Web 与 HTTP

二、总结

（一）Web 的定义与功能

（二）HTTP 协议的定义与功能

（三）HTTP 协议的核心机制

1. HTTP 请求与响应流程

2. HTTP 的连接类型

3. HTTP 的状态码

（四）Web 与 HTTP 的协作模型

1. 客户端-服务器架构

2. Web 服务器的组成

（五）Web 的演进与 HTTP 的发展

1. Web 的发展阶段

2. HTTP 协议的演进

（六）Web 与 HTTP 的典型应用场景

（七）总结

一、Web 与 HTTP

二、总结

（一）Web 的定义与功能

Web（World Wide Web）
- 定义：Web 是基于超文本（Hypertext）和统一资源定位符（URL）构建的全球信息空间，由相互链接的网页、图像、脚本等数字资源组成。
- 核心特性：
  1. 资源对象化：每个文件（HTML 文档、图片等）视为独立对象。
  2. 超链接导航：通过 URL 实现跨文档跳转。
  3. 客户端-服务器架构：用户通过浏览器访问 Web 服务器上的资源。
- Web 的组成：
  - 网页（Web Page）：由 HTML 文件、图片、脚本等对象组成。
  - 网站（Website）：多个网页的集合，包含主页和其他子页面。
  - 静态网页 vs 动态网页：
    - 静态网页：固定内容，无需后台交互（如 .html 文件）。
    - 动态网页：内容根据用户请求动态生成（如 PHP、JSP 页面）。

（二）HTTP 协议的定义与功能

HTTP（HyperText Transfer Protocol）
- 定义：HTTP 是支撑 Web 资源传输的应用层协议，定义了客户端与服务器之间的通信规则。
- 核心功能：
  1. 请求-响应模式：客户端发送请求，服务器返回响应。
  2. 支持多种方法：如 GET、POST、HEAD 等。
  3. 状态码机制：如 200 OK、404 Not Found 等。
  4. 无状态协议：服务器不保存客户端的上下文信息。
- HTTP 与 Web 的协作：
  - Web 的运作完全依赖 HTTP 协议传输资源。
  - 例如：浏览器请求 http://example.com/index.html 时，HTTP 协议负责将 HTML 文档从服务器传输到客户端。

（三）HTTP 协议的核心机制

1. HTTP 请求与响应流程

请求报文结构：

GET /index.html HTTP/1.1
Host: www.example.com
User-Agent: Mozilla/5.0
Accept: text/html

请求行：包含方法（GET）、URL、HTTP 版本。
请求头：包含客户端信息（如 User-Agent）、请求修饰符。
请求体：仅在 POST 方法中使用，用于传输数据。

响应报文结构：

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: text/html
Content-Length: 1234
Server: Apache<html>...</html>

状态行：包含 HTTP 版本、状态码、状态消息。
响应头：包含服务器信息（如 Server）、内容类型。
响应体：实际返回的数据（如 HTML 页面）。

2. HTTP 的连接类型

非持久连接（HTTP 1.0）
- 每次请求建立一个新的 TCP 连接，请求完成后立即关闭。
- 缺点：频繁的 TCP 握手和挥手导致高延迟。
持久连接（HTTP 1.1 默认）
- 多个请求/响应复用同一个 TCP 连接。
- 优化方式：
  - 流水线（Pipelining）：允许客户端连续发送多个请求，服务器按序响应。
  - 分块传输编码（Chunked Transfer Encoding）：允许流式传输内容，无需预先知道总长度。

3. HTTP 的状态码

类别	示例	说明
1xx（信息）	100 Continue	请求已接收，继续发送数据。
2xx（成功）	200 OK	请求成功，返回数据。
3xx（重定向）	301 Moved Permanently	资源已永久移动到新位置。
4xx（客户端错误）	404 Not Found	请求的资源不存在。
5xx（服务器错误）	500 Internal Server Error	服务器内部错误。

（四）Web 与 HTTP 的协作模型

1. 客户端-服务器架构

客户端：用户使用的设备（如浏览器），发送 HTTP 请求。
服务器：存储和处理数据的远程计算机，接收请求并返回响应。
通信协议：HTTP 使用 TCP 作为传输层协议，确保可靠传输。

2. Web 服务器的组成

监听组件：监听指定端口（如 80）的 HTTP 请求。
请求解析器：解析请求方法、URL、请求头和请求体。
处理逻辑：调用应用程序、数据库或其他资源生成响应。
响应生成器：构建 HTTP 响应（状态码、响应头、响应体）。
连接管理：管理 TCP 连接（持久连接、关闭策略）。

（五）Web 的演进与 HTTP 的发展

1. Web 的发展阶段

Web 1.0：静态网页，单向信息传递（用户只能读取内容）。
Web 2.0：动态网页，用户交互增强（如微博、相册）。
Web 3.0：语义网，数据互联与智能化（通过元数据实现机器理解内容）。

2. HTTP 协议的演进

HTTP/1.0：非持久连接，简单但效率低。
HTTP/1.1：默认持久连接，引入分块传输和流水线。
HTTP/2：多路复用（Multiplexing），减少延迟。
HTTP/3：基于 QUIC 协议，进一步优化传输效率。

（六）Web 与 HTTP 的典型应用场景

网页浏览：浏览器通过 HTTP 请求加载 HTML、CSS、JavaScript 等资源。
API 接口调用：后端服务通过 HTTP 提供 RESTful API，供前端或移动端调用。
实时通信：结合 WebSocket 协议，实现双向实时通信（如在线聊天）。
安全通信：通过 HTTPS（HTTP + TLS/SSL）加密传输数据，保障隐私和完整性。

（七）总结

对比项	Web	HTTP
定义	全球信息空间，基于超文本和 URL 构建	应用层协议，用于传输 Web 资源
核心功能	提供信息组织与交互的平台	定义客户端与服务器之间的通信规则
依赖关系	依赖 HTTP 协议传输资源	为 Web 提供传输机制
无状态特性	无状态（需通过 Cookie 或 Token 维持会话）	无状态（每次请求独立）
演进方向	从静态内容到语义网、去中心化	从 HTTP/1.0 到 HTTP/3，优化性能与安全性

【计算机网络】第2章：应用层—Web and HTTP

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