基于HTTP GET方式获取网络时间的实现

上一节，我们介绍了基于NTP服务器获取网络时间的例子，但在有些情况下，比如我最近在使用RNDIS协议通过4G模块上网，这个协议不支持UDP协议，所以就用不了NTP服务器。或者有时候我们需要有更多的网络时间获取方式，以保证系统100%能获取到网络时间。本节就来介绍一下更通用的获取网络时间的方式：HTTP GET。

文章目录

  • 1 HTTP GET原理
    • 1.1 网络中的工作流程
    • 1.2 HTTP GET请求组成部分
    • 1.3 测试
  • 2 代码实现
    • 2.1 实现步骤
    • 2.2 完整代码
  • 3 结果
  • 4 总结

1 HTTP GET原理

本节的原理实际上就是类似浏览器访问网站一样获取网站的数据，只需要找到一个能显示时间的网站就行了。下面就来了解一下使用socket请求HTTP GET网络数据的原理。

1.1 网络中的工作流程

  1. 用户发起请求: 用户通过浏览器或应用向服务器发送一个HTTP GET请求。
  2. 服务器处理请求: 服务器接收到请求后，解析URL和头部信息，根据请求的资源进行处理。
  3. 发送响应: 服务器将请求的数据（如HTML页面、图片等）打包在HTTP响应中返回给客户端。
  4. 客户端处理响应: 客户端（通常是浏览器）接收响应并根据需要渲染或处理数据。

1.2 HTTP GET请求组成部分

  • 请求行: 包括方法（GET）、请求的URI和HTTP版本。
  • 请求头: 包含请求的元数据，如用户代理信息、接受的内容类型等。
  • 空行: 请求头后面跟一个空行，表示请求头的结束。
  • 请求体: GET请求通常没有请求体，因为请求的数据包含在URI中。

下面是一些常见的HTTP请求头字段，这些字段在HTTP GET请求中经常使用：

1. Host

  • 描述：Host 请求头指定了被请求资源的互联网主机和端口号，它通常由URI提供。由于一个服务器可能寄存多个域名，Host 请求头用来指定请求的是哪个域名。
  • 示例：如果请求 http://www.example.com/index.html，那么 Host 请求头将是：
Host: www.example.com

2. User-Agent

  • 描述：User-Agent 请求头包含了一个特征字符串，用于让服务器识别客户端使用的操作系统，浏览器和浏览器版本等信息。这可以帮助服务器提供与设备兼容的响应。
  • 示例：一个典型的 User-Agent 请求头可能看起来像这样：
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/58.0.3029.110 Safari/537.36

3. Accept

  • 描述：Accept 请求头用于告诉服务器，客户端能够处理哪些媒体类型。服务器可以根据这个头部信息决定返回什么类型的内容。
  • 示例：表明客户端可以处理HTML和XML，以及它们的特定版本：
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,*/*;q=0.8

4. Accept-Language

  • 描述：Accept-Language 请求头用于告诉服务器，客户端希望优先接收哪种自然语言（如英语、中文等）。服务器可以据此返回相应语言的内容，实现本地化。
  • 示例：
Accept-Language: en-US,en;q=0.5

5. Accept-Encoding

  • 描述：Accept-Encoding 请求头用于告诉服务器，客户端支持哪些压缩格式。服务器可以选择一个适合的压缩方法，以减小响应数据的体积，提高传输效率。
  • 示例：
Accept-Encoding: gzip, deflate, br

6. Connection

  • 描述：Connection 请求头用于控制客户端和服务器之间的连接管理，常用的值有 keep-alive 和 close。keep-alive 告诉服务器保持连接打开，以便未来的请求可以使用同一连接，close 则相反。
  • 示例：
Connection: keep-alive

示例: 一个HTTP GET请求的结构

GET /example?page=1 HTTP/1.1
Host: www.example.com
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/58.0.3029.110 Safari/537.36
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
Connection: keep-alive

当然，并非所有请求头都是必须的。某些头部信息如 User-Agent、Accept、Accept-Language 等是可选的，这些头部提供了关于客户端偏好和能力的信息，可以帮助服务器更优化地响应请求，但不包含这些头也不会阻止请求的基本功能。只有在特定场景下，例如多域托管、特定内容协商或需管理连接时，才需要特定的请求头。

1.3 测试

我们直接在电脑上用TCP客户端测试一下这样是否可行，首先我们获取服务器的IP：
在这里插入图片描述
然后我们连接这个IP，HTTP端口号一般为80，并发送请求报文：
在这里插入图片描述
可以看到，我们请求访问网页后，对方返回了HTTP头和网页内容，即我们成功获取了网页中的时间。

2 代码实现

这里在Linux环境下为例对HTTP网络时间进行获取，使用标准的POSIX/BSD套接字编程，这样如果想在单片机中LwIP实现的话，也可以直接使用。

2.1 实现步骤

1、HTTP时间服务端地址
这里以苏宁的时间服务器为例：https://quan.suning.com/getSysTime.do在这里插入图片描述HTTP的端口一般都是80：

#define SERVER_PORT 80
#define SERVER_HOST "quan.suning.com"

2、创建套接字、解析域名
实际上HTTP也是基于TCP协议实现的，整个过程无非就是建立一个TCP连接，所以首先我们就是创建一个套接字。接着像苏宁这种大网站，一般会根据不同的地区分配不同的IP服务器以分担服务器负担，所以IP在不同地区解析出来都不一样，这里我们做一下域名DNS解析，用gethostbyname函数将域名解析为IP。

int sockfd;
struct hostent *server;// 创建socket
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
// 获取服务器的地址
server = gethostbyname(SERVER_HOST);

3、建立连接
填充一下服务端结构体，建立连接。

// 填充服务器地址结构体
memset(&serveraddr, 0, sizeof(serveraddr));
serveraddr.sin_family = AF_INET;
memcpy(&serveraddr.sin_addr.s_addr, server->h_addr, server->h_length);
serveraddr.sin_port = htons(SERVER_PORT);
// 连接到服务器
connect(sockfd, (struct sockaddr *) &serveraddr, sizeof(serveraddr));

4、请求网页数据并读取

#define REQUEST "GET /getSysTime.do HTTP/1.1\r\nHost: quan.suning.com\r\n"   \"Connection: close\r\n\r\n"
char response[4096];
// 发送GET请求
write(sockfd, REQUEST, strlen(REQUEST);
read(sockfd, response, sizeof(response) - 1) ;

简单分析一下这个请求头：

  • Host: quan.suning.com
    • 这个头是必需的，它指定了请求发送到的服务器的域名。在HTTP/1.1版本中，每个请求都必须包含Host头，因为一个服务器上可能托管多个域，服务器通过这个头部信息来确定要访问的具体域。
  • Connection: close
    • 这个头部控制着连接的管理，close 的值意味着一旦请求完成后，客户端和服务器之间的连接将关闭，不会用于后续的请求。

2.2 完整代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <netdb.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>#define SERVER_PORT 80
#define SERVER_HOST "quan.suning.com"
#define REQUEST "GET /getSysTime.do HTTP/1.1\r\nHost: quan.suning.com\r\nConnection: close\r\n\r\n"int main() {int sockfd;struct sockaddr_in serveraddr;struct hostent *server;char response[4096];// 创建socketsockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (sockfd < 0) {perror("ERROR opening socket");exit(1);}// 获取服务器的地址server = gethostbyname(SERVER_HOST);if (server == NULL) {fprintf(stderr, "ERROR, no such host\n");exit(0);}// 填充服务器地址结构体memset(&serveraddr, 0, sizeof(serveraddr));serveraddr.sin_family = AF_INET;memcpy(&serveraddr.sin_addr.s_addr, server->h_addr, server->h_length);serveraddr.sin_port = htons(SERVER_PORT);// 连接到服务器if (connect(sockfd, (struct sockaddr *) &serveraddr, sizeof(serveraddr)) < 0) {perror("ERROR connecting");exit(1);}// 发送GET请求if (write(sockfd, REQUEST, strlen(REQUEST)) < 0) {perror("ERROR writing to socket");exit(1);}// 读取响应memset(response, 0, sizeof(response));if (read(sockfd, response, sizeof(response) - 1) < 0) {perror("ERROR reading from socket");exit(1);}// 打印响应printf("%s\n", response);// 关闭socketclose(sockfd);return 0;
}

注意，苏宁的网站有流量控制，有时候访问会出现系统忙，一般再请求一次即可，这个自己在代码中判断。

3 结果

编译后运行：
在这里插入图片描述
可以看到，结果和用TCP客户端上位机获取的一样，我们只需要做一些文本的操作就能获取到当前的时间了。

4 总结

本篇博客介绍了如何在Linux下使用C语言和Socket API发起HTTP GET请求。这个示例程序可以扩展到其他类型的HTTP请求和不同的API服务。如果不想用苏宁的服务器，可以随便请求一个网站和不存在的网页，如果网站用的是nginx的话，访问不存在的网页也会返回一个nginx时间。

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