HTTP: протокол, который каждый разработчик должен знать (часть 1)

HTTP - это протокол передачи гипертекста между распределёнными системами. По сути, http является фундаментальным элементом современного Web-а. Как уважающие себя веб разработчики, мы должны знать о нём как можно больше.

Давайте взглянем на этот протокол через призму нашей профессии. В первой части пройдёмся по основам, посмотрим на запросы/ответы. В следующей статье разберём уже более детальные фишки, такие как кэширование, обработка подключения и аутентификация.

Также в этой статье я буду, в основном, ссылаться на стандарт RFC 2616: Hypertext Transfer Protocol -- HTTP/1.1.

Основы HTTP

HTTP обеспечивает общение между множеством хостов и клиентов, а также поддерживает целый ряд сетевых настроек.

В основном, для общения используется TCP/IP, но это не единственный возможный вариант. По умолчанию, TCP/IP использует порт 80, но можно заюзать и другие.

Общение между хостом и клиентом происходит в два этапа: запрос и ответ. Клиент формирует HTTP запрос, в ответ на который сервер даёт ответ (сообщение). Чуть позже, мы более подробно рассмотрим эту схему работы.

Текущая версия протокола HTTP - 1.1, в которой были введены некоторые новые фишки. На мой взгляд, самые важные из них это: поддержка постоянно открытого соединения, новый механизм передачи данных chunked transfer encoding, новые заголовки для кэширования. Что-то из этого мы рассмотрим во второй части данной статьи.

URL

Сердцевиной веб-общения является запрос, который отправляется через Единый указатель ресурсов (URL). Я уверен, что вы уже знаете, что такое URL адрес, однако для полноты картины, решил всё-таки сказать пару слов. Структура URL очень проста и состоит из следующих компонентов:

Протокол может быть как http для обычных соединений, так и https для более безопасного обмена данными. Порт по умолчанию - 80. Далее следует путь к ресурсу на сервере и цепочка параметров.

Методы

С помощью URL, мы определяем точное название хоста, с которым хотим общаться, однако какое действие нам нужно совершить, можно сообщить только с помощью HTTP метода. Конечно же существует несколько видов действий, которые мы можем совершить. В HTTP реализованы самые нужные, подходящие под нужды большинства приложений.

Существующие методы:

GET: получить доступ к существующему ресурсу. В URL перечислена вся необходимая информация, чтобы сервер смог найти и вернуть в качестве ответа искомый ресурс.

POST: используется для создания нового ресурса. POST запрос обычно содержит в себе всю нужную информацию для создания нового ресурса.

PUT: обновить текущий ресурс. PUT запрос содержит обновляемые данные.

DELETE: служит для удаления существующего ресурса.

Данные методы самые популярные и чаще всего используются различными инструментами и фрэймворками. В некоторых случаях, PUT и DELETE запросы отправляются посредством отправки POST, в содержании которого указано действие, которое нужно совершить с ресурсом: создать, обновить или удалить.

Также HTTP поддерживает и другие методы:

HEAD: аналогичен GET. Разница в том, что при данном виде запроса не передаётся сообщение. Сервер получает только заголовки. Используется, к примеру, для того чтобы определить, был ли изменён ресурс.

TRACE: во время передачи запрос проходит через множество точек доступа и прокси серверов, каждый из которых вносит свою информацию: IP, DNS. С помощью данного метода, можно увидеть всю промежуточную информацию.

OPTIONS: используется для определения возможностей сервера, его параметров и конфигурации для конкретного ресурса.

Коды состояния

В ответ на запрос от клиента, сервер отправляет ответ, который содержит, в том числе, и код состояния. Данный код несёт в себе особый смысл для того, чтобы клиент мог отчётливей понять, как интерпретировать ответ:

1xx: Информационные сообщения

Набор этих кодов был введён в HTTP/1.1. Сервер может отправить запрос вида: Expect: 100-continue, что означает, что клиент ещё отправляет оставшуюся часть запроса. Клиенты, работающие с HTTP/1.0 игнорируют данные заголовки.

2xx: Сообщения об успехе

Если клиент получил код из серии 2xx, то запрос ушёл успешно. Самый распространённый вариант - это 200 OK. При GET запросе, сервер отправляет ответ в теле сообщения. Также существуют и другие возможные ответы:

• 202 Accepted: запрос принят, но может не содержать ресурс в ответе. Это полезно для асинхронных запросов на стороне сервера. Сервер определяет, отправить ресурс или нет.
• 204 No Content: в теле ответа нет сообщения.
• 205 Reset Content: указание серверу о сбросе представления документа.
• 206 Partial Content: ответ содержит только часть контента. В дополнительных заголовках определяется общая длина контента и другая инфа.

3xx: Перенаправление

Своеобразное сообщение клиенту о необходимости совершить ещё одно действие. Самый распространённый вариант применения: перенаправить клиент на другой адрес.

• 301 Moved Permanently: ресурс теперь можно найти по другому URL адресу.
• 303 See Other: ресурс временно можно найти по другому URL адресу. Заголовок Location содержит временный URL.
• 304 Not Modified: сервер определяет, что ресурс не был изменён и клиенту нужно задействовать закэшированную версию ответа. Для проверки идентичности информации используется ETag (Тэш Сущности - Enttity Tag);

4xx: Клиентские ошибки

Данный класс сообщений используется сервером, если он решил, что запрос был отправлен с ошибкой. Наиболее распространённый код: 404 Not Found. Это означает, что ресурс не найден на сервере. Другие возможные коды:

• 400 Bad Request: вопрос был сформирован неверно.
• 401 Unauthorized: для совершения запроса нужна аутентификация. Информация передаётся через заголовок Authorization.
• 403 Forbidden: сервер не открыл доступ к ресурсу.
• 405 Method Not Allowed: неверный HTTP метод был задействован для того, чтобы получить доступ к ресурсу.
• 409 Conflict: сервер не может до конца обработать запрос, т.к. пытается изменить более новую версию ресурса. Это часто происходит при PUT запросах.

5xx: Ошибки сервера

Ряд кодов, которые используются для определения ошибки сервера при обработке запроса. Самый распространённый: 500 Internal Server Error. Другие варианты:

• 501 Not Implemented: сервер не поддерживает запрашиваемую функциональность.
• 503 Service Unavailable: это может случиться, если на сервере произошла ошибка или он перегружен. Обычно в этом случае, сервер не отвечает, а время, данное на ответ, истекает.

Форматы сообщений запроса/ответа

На следующем изображении вы можете увидеть схематично оформленный процесс отправки запроса клиентом, обработка и отправка ответа сервером.

Давайте посмотрим на структуру передаваемого сообщения через HTTP:

message = <start-line>
          *(<message-header>)
          CRLF
          [<message-body>]

<start-line> = Request-Line | Status-Line
<message-header> = Field-Name ':' Field-Value

Между заголовком и телом сообщения должна обязательно присутствовать пустая строка. Заголовков может быть несколько:

Тело ответа может содержать полную информацию или её часть, если активирована соответствующая возможность (Transfer-Encoding: chunked). HTTP/1.1 также поддерживает заголовок Transfer-Encoding.

Общие заголовки

Вот несколько видов заголовков, которые используются как в запросах, так и в ответах:

general-header = Cache-Control
               | Connection
               | Date
               | Pragma
               | Trailer
               | Transfer-Encoding
               | Upgrade
               | Via
               | Warning

Что-то мы уже рассмотрели в этой статье, что-то подробней затронем во второй части.

Заголовок via используется в запросе типа TRACE, и обновляется всеми прокси-серверами.

Заголовок Pragma используется для перечисления собственных заголовков. К примеру, Pragma: no-cache - это то же самое, что Cache-Control: no-cache. Подробнее об этом поговорим во второй части.

Заголовок Date используется для хранения даты и времени запроса/ответа.

Заголовок Upgrade используется для изменения протокола.

Transfer-Encoding предназначается для разделения ответа на несколько фрагментов с помощью Transfer-Encoding: chunked. Это нововведение версии HTTP/1.1.

Заголовки сущностей

В заголовках сущностей передаётся мета-информация контента:

entity-header  = Allow
               | Content-Encoding
               | Content-Language
               | Content-Length
               | Content-Location
               | Content-MD5
               | Content-Range
               | Content-Type
               | Expires
               | Last-Modified

Все заголовки с префиксом Content- предоставляют информацию о структуре, кодировке и размере тела сообщения.

Заголовок Expires содержит время и дату истечения сущности. Значение “never expires” означает время + 1 код с текущего момента. Last-Modified содержит время и дату последнего изменения сущности.

С помощью данных заголовков, можно задать нужную для ваших задач информацию.

Формат запроса

Запрос выглядит примерно так:

Request-Line = Method SP URI SP HTTP-Version CRLF
Method = "OPTIONS"
       | "HEAD"
       | "GET"
       | "POST"
       | "PUT"
       | "DELETE"
       | "TRACE"

SP - это разделитель между токенами. Версия HTTP указывается в HTTP-Version. Реальный запрос выглядит так:

GET /articles/http-basics HTTP/1.1
Host: www.articles.com
Connection: keep-alive
Cache-Control: no-cache
Pragma: no-cache
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8

Список возможных заголовков запроса:

request-header = Accept
               | Accept-Charset
               | Accept-Encoding
               | Accept-Language
               | Authorization
               | Expect
               | From
               | Host
               | If-Match
               | If-Modified-Since
               | If-None-Match
               | If-Range
               | If-Unmodified-Since
               | Max-Forwards
               | Proxy-Authorization
               | Range
               | Referer
               | TE
               | User-Agent

В заголовке Accept определяется поддерживаемые mime типы, язык, кодировку символов. Заголовки From, Host, Referer и User-Agent содержат информацию о клиенте. Префиксы If- предназначены для создания условий. Если условие не прошло, то возникнет ошибка 304 Not Modified.

Формат ответа

Формат ответа отличается только статусом и рядом заголовков. Статус выглядит так:

Status-Line = HTTP-Version SP Status-Code SP Reason-Phrase CRLF

• HTTP версия
• Код статуса
• Сообщение статуса, понятное для человека

Обычный статус выглядит примерно так:

Заголовки ответа могут быть следующими:

response-header = Accept-Ranges
                | Age
                | ETag
                | Location
                | Proxy-Authenticate
                | Retry-After
                | Server
                | Vary
                | WWW-Authenticate

• Age время в секундах, когда сообщение было создано на сервере.
• ETag MD5 сущности для проверки изменений и модификаций ответа.
• Location используется для перенаправления и содержит новый URL адрес.
• Server определяет сервер, где было сформирован ответ.

Думаю, на сегодня теории достаточно. Теперь давайте взглянем на инструменты, которыми мы можем пользоваться для мониторинга HTTP сообщений.

Инструменты для определения HTTP трафика

Существует множество инструментов для мониторинга HTTP трафика. Вот несколько из них:

Наиболее часто используемый - это Chrome Developers Tools:

Если говорить об отладчике, можно воспользоваться Fiddler:

Для отслеживания HTTP трафика вам потребуется curl, tcpdump и tshark.

Библиотеки для работы с HTTP - jQuery AJAX

Поскольку jQuery очень популярен, в нём также есть инструментарий для обработки HTTP ответов при AJAX запросах. Информацию о jQuery.ajax(settings) можете найти на официальном сайте.

Передав объект настроек (settings), а также воспользовавшись функцией обратного вызова beforeSend, мы можем задать заголовки запроса, с помощью метода setRequestHeader().

$.ajax({
    url: 'http://www.articles.com/latest',
    type: 'GET',
    beforeSend: function (jqXHR) {
      jqXHR.setRequestHeader('Accepts-Language', 'en-US,en');
    }
  });

Прочитать объект jqXHR можно с помощью метода jqXHR.getResponseHeader().

Если хотите обработать статус запроса, то это можно сделать так:

$.ajax({
  statusCode: {
    404: function() {
      alert("page not found");
    }
  }
});

Итог

Вот такой вот он, тур по основам протокола HTTP. Во второй части будет ещё больше интересных фактов и примеров.

• Комментарии