HTTP协议请求/响应格式详解

HTTP协议请求格式

HTTP请求是浏览器或其他客户端和服务器之间通信的基础。一个HTTP请求由四个部分组成：

请求行(request line)
请求头(headers)
空行(blank line)
请求体(body)

1. 请求行(Request Line)

请求行由方法(Method)、请求URI(Uniform Resource Identifier)、协议版本组成，这三部分通过空格分开。

方法(Method): 定义了对资源的操作，如GET、POST、PUT、DELETE等
请求URI: 指定了请求的资源路径
协议版本: 通常是HTTP/1.1或HTTP/2.0

示例: GET /index.html HTTP/1.1

方法(Method)

方法指明了客户端希望服务器对资源执行的操作。这个部分是一个动词或者一个名词，常见的HTTP方法包括：

GET: 请求获取指定资源。GET请求应当只用于获取数据而不会引发服务器上数据的改变。
POST: 用于提交数据，例如表单数据。POST请求可能会导致新的资源的创建或已有资源的修改。
PUT: 将请求的数据上传到指定的URI（如果指定的URI不存在，则创建它）。
DELETE: 请求删除指定的URI上可用的资源。
HEAD: 请求获取资源的元数据（metadata），类似于GET请求，但不返回消息体。
OPTIONS: 用于描述目标资源的通信选项。
PATCH: 用于对资源应用部分修改。
其他方法（如TRACE和CONNECT）在Web应用中较少使用。

请求URI

请求URI（Uniform Resource Identifier）指明了请求应当被应用的资源。它告诉服务器要获取或操作的具体资源。例如：

绝对路径: /index.html 或 /images/logo.png
带查询字符串: /search?q=http (q=http 是查询参数，告诉服务器按照 "http" 进行搜索)

在HTTP/1.1中，请求URI通常传递的是URI的路径和可选的查询字符串。但是在代理请求中，它可能是完整的URI。

协议版本

协议版本标识了客户端用于构造请求的HTTP协议的版本。这个信息非常重要，因为它告知服务器客户端理解的协议细节和能力。常见的版本有：

HTTP/1.0: 较早的HTTP版本，简单并且不支持每个连接多个请求（非持续连接）。
HTTP/1.1: 当今最普遍的版本，支持持续连接、流水线化请求、更高效的缓存处理等。
HTTP/2: 最新的HTTP版本（直到知识截止日期为止），支持多路复用、头部压缩、服务器推送等。

完整的请求行通常看起来像这样：

GET /index.html HTTP/1.1

这个请求行告诉服务器客户端想要通过GET方法获取根目录下的index.html文件，并且客户端会按照HTTP/1.1版本的规则进行通信。

每个部分由空白字符（通常是个空格）分隔。请求行后面紧接着是请求头部，由一个CRLF（回车加换行，\r\n）标识请求行的结束。在HTTP请求和响应中，CRLF用来作为消息中各个头部字段的分隔符。

2. 请求头(Request Headers)

HTTP请求头由一系列的键值对组成，它们为HTTP请求提供了额外的上下文和参数设置。以下是一些常见的请求头部字段，以及它们的含义和用途：

1）Host

描述: 指定服务器的域名和（可选的）端口号。在HTTP/1.1中，Host是唯一一个必须存在的请求头。

示例: Host: www.example.com

2）User-Agent

描述: 包含了发起请求的客户端信息，比如浏览器类型、版本、操作系统等。

示例: User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64)

3）Accept

描述: 指明客户端能够接受的内容类型，也就是服务器可以返回的媒体资源类型。

示例: Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/avif,image/webp,/;q=0.8

4）Accept-Language

描述: 告诉服务器客户端优先选择的语言，通常用于国际化内容。

示例: Accept-Language: en-US,en;q=0.5

5）Accept-Encoding

描述: 告诉服务器客户端支持的内容编码方式，比如gzip或defla te压缩。

示例: Accept-Encoding: gzip, deflate, br

6）Connection

描述: 控制当前事务完成后，客户端和服务器之间连接的处理方式，例如keep-alive或close。

示例: Connection: keep-alive

7）Cache-Control

描述: 指示请求和响应遵循的缓存机制。

示例: Cache-Control: no-cache

8）Cookie

描述: 包含从服务器接收的所有cookies，服务器可以用它来恢复客户端的会话状态。

示例: Cookie: sessionToken=abc123; userId=789

9）Content-Length

描述: 在POST或PUT请求中，指示请求体的大小（以字节计）。

示例: Content-Length: 348

10）Content-Type

描述: 当发送POST或PUT请求时，这个请求头必须被使用来指示提交数据的MIME类型。

示例: Content-Type: application/json

11）Authorization

○ 描述: 包含了证明客户端有权查看某资源的证书。它通常涉及一个承载令牌，如JWT或OAuth令牌。

○ 示例: Authorization: Bearer YOUR_TOKEN_HERE

12）Referer

描述: 指示发起请求的前一个页面的URI，可以用来跟踪从何处链接到当前请求的资源。

示例: Referer: http://www.example.com/index.html

示例:

Host: example.com

User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64)

Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/avif,image/webp,*/*;q=0.8

Accept-Language: en-US,en;q=0.5

Cookie: userID=12345; sessionToken=abcdef

这些请求头部字段是用于客户端和服务器之间交换附加信息，优化请求处理和响应内容。并不是所有的头部字段都会在每个请求中出现，它们依据请求的类型和客户端的需求而变化。

在真实的HTTP通信中，还会有很多其他的请求头部字段，这些字段可以定义非标准的、实验性的或针对某个应用的特定行为。开发者有时也会自定义HTTP头部来传输特定的信息。

3. 空行(Blank Line)

头部和主体之间的空行是请求的一个重要部分，即使请求没有主体，这个空行也必须存在。它告诉服务器头部结束、接下来是请求体。

4. 请求体(Request Body)

请求体（Request Body）是HTTP请求消息的可选部分，仅在请求方法支持且需要发送数据时使用。例如，当你提交表单数据时使用POST方法，或使用PUT方法上传内容，对于GET和HEAD请求来说，通常没有请求体。请求体中包含的实际数据类型和格式取决于请求头中的 Content-Type 字段。以下是一些常见的请求体类型及其使用场景：

1）application/x-www-form-urlencoded

描述: 这是最常见的请求体类型，通常用于HTML表单提交。

格式: 键值对以 & 符号分隔，且键和值都为URL编码。例如，key1=value1&key2=value2。

2）multipart/form-data

描述: 用于文件上传和发送表单数据时，当表单中有字段时常用这种类型。

格式: 请求体被分割成多个部分，每部分包含一个不同的表单域数据，部分之间由分隔符（boundary）隔开。

3）application/json

描述: 用于发送JSON编码的数据。现代Web APIs和RESTful服务通常用这种格式。

格式: JSON字符串，如 { "key1": "value1", "key2": "value2" }。

4）text/plain

描述: 纯文本数据，不含任何数据类型或结构描述符。

格式: 简单的文本字符串，没有特定的结构。

5）application/xml 或 text/xml

描述: XML数据格式，某些服务或API可能需要使用XML格式进行数据交换。

格式: 符合XML规范的字符串，例如 value1value2。

6）application/octet-stream

描述: 用于传输二进制数据或文件内容，指示请求体中的数据是原始的字节。

格式: 数据被当作一系列字节处理。

请求体示例

application/x-www-form-urlencoded:

username=user1&password=pass123&email=user1%40example.com

multipart/form-data:

--boundary12345

Content-Disposition: form-data; name="file"; filename="example.txt"

Content-Type: text/plain

... file contents here ...

--boundary12345--

application/json:

{

  "username": "user1",

  "password": "pass123",

  "email": "user1@example.com"

}

text/plain:

This is plain text.

请求体被视为消息的负载，并且根据用途可能含有不同的媒体类型、字符集编码以及内容编码（如gzip）。需要注意的是，并非所有HTTP方法都含有请求体（例如，GET和HEAD请求通常没有请求体），并且即使方法支持包含请求体，也不代表每次请求都必须包含请求体内容；这取决于具体的使用场景和需求。

示例解析

让我们来分析一个常见的HTTP POST请求，该请求通常用于用户登录功能。在这个例子中，客户端（比如Web浏览器）向服务器发送一个包含用户名和密码的请求以请求登录。

下面是请求的完整样例：

POST /login HTTP/1.1

Host: www.example.com

User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64; rv:89.0) Gecko/20100101 Firefox/89.0

Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,*/*;q=0.8

Accept-Language: en-US,en;q=0.5

Accept-Encoding: gzip, deflate, br

Content-Type: application/json

Content-Length: 55

Connection: keep-alive

Cookie: sessionId=abc123

Upgrade-Insecure-Requests: 1

{

  "username": "myUser",

  "password": "myPassword123"

}

现在来逐行分析这个请求：

1、请求行（Request Line）

POST /login HTTP/1.1

使用POST方法因为客户端要提交数据。
请求目标/login表示要对登录资源进行操作。
HTTP版本为1.1，告诉服务器客户端可以接收HTTP/1.1的协议标准。

2、请求头（Headers）

Host: www.example.com

指明要连接的服务器主机名为www.example.com。

User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64; rv:89.0) Gecko/20100101 Firefox/89.0

提供了客户端使用的浏览器和操作系统信息，这有助于服务器进行日志记录和针对性的内容优化。

Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,*/*;q=0.8

告诉服务器可以返回哪种类型的数据，从text/html到任意类型（/）。

Accept-Language: en-US,en;q=0.5

尝试获取英语内容。

Accept-Encoding: gzip, deflate, br

浏览器支持gzip、deflate和Brotli（br）压缩。

Content-Type: application/json

请求体中的数据类型是JSON格式。

Content-Length: 55

这表明随后的请求体长55个字节。

Connection: keep-alive

这表明客户端想要使用持久连接，避免请求结束后立即关闭TCP连接。

Cookie: sessionId=abc123

发送一个名称为sessionId的Cookie给服务器。

Upgrade-Insecure-Requests: 1

通知服务器客户端愿意接受到升级版的TLS请求。

3、空行（Blank Line）

请求头和请求体之间总是存在一个空行，这里没有显示，但它必须存在。

4、请求体（Body）

{

  "username": "myUser",

  "password": "myPassword123"

}

发送的数据是一个JSON对象包含用户名和密码字段。基于安全性考虑，实际应用中密码应该加密处理。

在这个HTTP请求示例中，客户端的行为是请求服务器验证提供的凭据并开始一个用户会话。服务器在处理这个POST请求时会读取请求头以得知如何进一步处理请求，然后读取请求体内的数据去验证用户身份。如果身份验证成功，它通常会返回一个HTTP响应，包括状态码（如200 OK），以及一个新的会话Cookie或重定向到另一个页面的头部。

总结

HTTP请求是客户端向服务器获取数据或提交数据的方式。了解其结构和内容对于理解Web开发和网络通信至关重要。在实际应用中，根据需要，不同的请求类型、头部和主体组合使用，以实现有效和安全的数据交互。

HTTP协议响应格式

HTTP响应同样由三部分组成：

状态行
响应头
响应体

状态行

状态行包含HTTP协议版本、状态码和状态消息。其格式如下：

<HTTP协议版本> <状态码> <状态消息>

HTTP协议版本：与请求行中的协议版本相对应。
状态码：一个三位数，用于表示请求的处理结果。
状态消息：与状态码对应的文本描述。

示例：HTTP/1.1 200 OK

状态码

HTTP状态码是HTTP协议中的一部分，用于表示HTTP请求的结果状态。当客户端（如Web浏览器）向服务器发送HTTP请求时，服务器会返回一个状态码作为响应的一部分，以告知客户端请求的处理结果。

HTTP状态码由三位数字组成，并分为几个不同的类别，每个类别表示不同的响应类型。以下是对一些常见的HTTP状态码及其在C#中如何处理的详细解释：

1xx：信息性状态码

100 Continue：客户端应继续请求或忽略该响应。

2xx：成功状态码

200 OK：请求成功。
201 Created：请求成功并且服务器创建了新的资源。
204 No Content：请求成功，但响应报文不含实体的主体部分。

3xx：重定向状态码

301 Moved Permanently：永久性重定向，请求的资源已永久移动到新位置。
302 Found：临时性重定向，请求的资源临时从不同的URI响应请求。
304 Not Modified：如果客户端发送了一个带条件的GET请求且该请求已被允许，而文档的内容（自上次访问以来或者根据请求的条件）并没有改变，则服务器应当返回这个状态码。

4xx：客户端错误状态码

400 Bad Request：请求报文存在语法错误。
401 Unauthorized：请求需要用户认证。
403 Forbidden：服务器理解请求客户端的请求，但是拒绝执行此请求。
404 Not Found：请求的资源在服务器上不存在，但不一定就是请求有错误。
405 Method Not Allowed：请求行中指定的请求方法不能被用于请求相应的资源。

5xx：服务器错误状态码

500 Internal Server Error：服务器内部错误，无法完成请求。
502 Bad Gateway：作为网关或代理工作的服务器尝试执行请求时，从上游服务器接收到无效的响应。
503 Service Unavailable：由于临时的服务器维护或者过载，服务器当前无法处理请求。这个状况是临时的，并且将在一段时间以后恢复。

响应头

响应头包含关于响应的元数据，同样以键值对的形式存在。这些字段提供了关于响应内容、缓存指令、服务器信息等方面的详细信息。常见的响应头字段包括：

Content-Type：响应主体的媒体类型。
Content-Length：响应主体的长度。
Server：服务器软件的信息。
Cache-Control：指定请求/响应链中所有的缓存机制必须遵守的指令。
Expires：响应过期的时间。
ETag：资源的特定版本的标识符，通常用于缓存。

响应体

响应体包含服务器返回的实际数据，如HTML页面、图片、JSON数据等。响应体的格式和内容由Content-Type头字段决定。

总结

HTTP响应通过状态行、响应头和响应体来返回相应的处理结果或资源数据。