【计算机网络】HTTP协议详解实战抓包分析教程

文章目录

  • 1.HTTP简介
  • 2.HTTP报文的结构
  • 3.HTTP协议中空行的作用
  • 4.uri和url的区别
  • 5.HTTP请求
    • 5.1 HTTP请求方法
    • 5.2 HTTP请求报头
  • 6.HTTP响应
    • 6.1 状态码
  • 7.HTTP位于应用层(基于TCP)
  • 8.非持久和持久连接
    • 8.1 非持久连接
    • 8.2 持久连接

1.HTTP简介

HTTP（Hypertext Transfer Protocol）即超文本传输协议，是互联网上应用最为广泛的一种网络协议，主要用于从WWW服务器传输超文本到本地浏览器的传输协议。它是基于客户端-服务器模型的，目的是允许浏览器（或其他HTTP客户端）从Web服务器请求资源，并且服务器能够将这些资源传回给客户端。

主要特性：

  • 无状态：HTTP协议是无状态的，这意味着每个请求都是独立的，服务器不保留关于客户的任何信息（如 cookies 可以用来维护会话状态）。
  • 媒体独立：可以传输任意类型的数据对象，不限于文本，图像、视频等多媒体文件同样可以传输。
  • 简单快速：客户端向服务器请求服务时，只需传送请求方法和路径。常用的方法有GET、POST等。
  • 灵活：HTTP允许传输数据的内容类型多样，通过Content-Type加以标记。
  • 无连接：限制每次连接只处理一个请求，之后连接就会关闭，但实际应用中常通过Keep-Alive机制保持连接打开，以便多个请求复用。

2.HTTP报文的结构

大家应该都听说过HTTP请求和HTTP响应.因此HTTP报文也分为请求报文和响应报文,但是请求报文和响应报文的结构是一样的.
如图:
image-20240509233021387
请求报文和响应报文虽然结构是一样的,但是报文首部是不同的

在请求报文中,HTTP报文首部是由方法,URI,HTTP版本和HTTP首部字段构成

image-20240509234659100

在响应报文中,HTTP报文首部是由HTTP版本,状态码和HTTP首部字段构成

image-20240509234458286

3.HTTP协议中空行的作用

因为 HTTP 协议并没有规定报头部分的键值对有多少个. 空行就相当于是 “报头的结束标记”, 或者

是 “报头和正文之间的分隔符”.

HTTP 在传输层依赖 TCP 协议, TCP 是面向字节流的. 如果没有这个空行, 就会出现 “粘包问题”.

4.uri和url的区别

URI（Uniform Resource Identifier，统一资源标识符）和URL（Uniform Resource Locator，统一资源定位符）都是用于标识网络资源的字符串，但它们在概念和用途上有所区别：

  1. URI 是一个更广泛的概念，它是用于标识互联网上或计算机系统中任何资源的字符串。URI 包括了定位资源的地址（即URL），也包括仅用于命名或识别资源但不提供直接访问方式的标识符（例如URN，Uniform Resource Name）。URI 的目的是确保每一个资源都有一个唯一的标识，无论这个资源是可以获取的还是仅仅被命名的。
  2. URL 是 URI 的一个子集，它是一种特定类型的 URI，不仅标识了资源，还提供了定位和访问该资源的方法。URL 包含了访问资源所需的全部信息，比如协议类型（http、https）、主机名、路径（/path/to/resource）以及可能的查询字符串（?key=value）等。简而言之，当你能通过某个地址在互联网上找到一个资源时，那个地址就是一个以及可能的查询字符串（?key=value）等。简而言之，当你能通过某个地址在互联网上找到一个资源时，那个地址就是一个) URL。

总结来说，所有 URL 都是 URI，因为它们都能标识资源，但不是所有的 URI 都是 URL，有的 URI 只是用来命名资源而不提供定位信息（例如URN）。在实际应用中，我们通常所说的网址就是 URL，它是 URI 实际应用中最常见的一种形式。

5.HTTP请求

5.1 HTTP请求方法

HTTP协议定义了一系列请求方法，用于指示客户端希望服务器对资源执行的操作。以下是HTTP/1.1中定义的8种主要请求方法，每种方法都有其特定的用途和特点：

  1. GET：用于请求指定的资源。请求的数据会附加在URL(query string)之后，以查询字符串的形式传递。GET请求是最常见的，用于获取资源，应是安全和幂等的。
  2. POST：用于向指定资源提交数据，请求服务器进行处理（例如提交表单或者上传文件）。数据包含在请求正文(body)中，POST请求不是幂等的，多次请求可能会产生不同结果。
  3. PUT：用于替换指定资源的全部内容。客户端提供更新后的资源，要求服务器存储。此方法是幂等的，多次执行具有相同效果。
  4. DELETE：请求服务器删除指定的资源。此方法也是幂等的，多次请求删除同一资源的结果是一致的。
  5. HEAD：类似于GET方法，但服务器只返回响应头，不返回响应主体，用于检查资源的存在性、类型、大小等元数据，而不需要传输整个内容。
  6. OPTIONS：用于获取服务器支持的HTTP请求方法和其他通信选项，可用于检测服务器功能或测试权限。
  7. TRACE：客户端发送一个请求，服务器会将收到的请求原样返回，主要用于诊断和测试目的，查看请求在到达服务器前经过的路径上的改动。
  8. CONNECT：用于建立一个到由目标资源标识的服务器的TCP连接通道，通常用于代理服务器中，实现对HTTPS等需要通过隧道协议进行安全传输的请求。

关于Query String和Param（Parameters）

  • 查询字符串（Query String）是指URL中跟在问号（?）后面的部分，用于携带额外的信息，特别是作为HTTP GET请求的一部分传递参数给服务器。它由一系列键值对组成，键值对之间用等号（=）连接，不同的键值对之间用和号（&）分隔。例如，在URL https://example.com/search?q=query+term&sort=date 中，q=query+term 和 sort=date 就是查询字符串中的两个参数。

  • 参数（Params）是查询字符串中具体键值对的统称。在上述例子中，q 和 sort 是参数名，query+term 和 date 是对应的参数值。这些参数让服务器知道客户端请求的具体细节，比如搜索关键词、排序方式等。

5.2 HTTP请求报头

HTTP请求报头（Request Headers）是一系列键值对，位于请求行之后，请求主体之前，每一行代表一个报头字段。

以下是我用Fiddler抓的一个包

image-20240510142355886

具体内容如下:

GET https://www.baidu.com/ HTTP/1.1
Host: www.baidu.com
Connection: keep-alive
sec-ch-ua: "Chromium";v="124", "Microsoft Edge";v="124", "Not-A.Brand";v="99"
sec-ch-ua-mobile: ?0
sec-ch-ua-platform: "Windows"
Upgrade-Insecure-Requests: 1
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/124.0.0.0 Safari/537.36 Edg/124.0.0.0
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/avif,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8,application/signed-exchange;v=b3;q=0.7
Sec-Fetch-Site: none
Sec-Fetch-Mode: navigate
Sec-Fetch-User: ?1
Sec-Fetch-Dest: document
Accept-Encoding: gzip, deflate, br, zstd
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9,en;q=0.8,en-GB;q=0.7,en-US;q=0.6
Cookie: BIDUPSID=DD7326D9CB3E780AE232E272F9988EF1; PSTM=1700320963; BAIDUID=CB65E88DF6D23B274067D86F39E33F91:FG=1; H_WISE_SIDS=40171_40369_40376_40398_40416_40305_40458_39662_40511_40512_60044_60026_60035_60048_60058; H_WISE_SIDS_BFESS=40171_40369_40376_40398_40416_40305_40458_39662_40511_40512_60044_60026_60035_60048_60058; BAIDUID_BFESS=CB65E88DF6D23B274067D86F39E33F91:FG=1; COOKIE_SESSION=130_0_8_3_5_14_1_1_8_6_1_3_56_0_0_0_1713166585_0_1713181572%7C9%23580281_10_1665372810%7C4; BAIDU_WISE_UID=wapp_1713714319309_20; H_PS_PSSID=40305_40080_60138_60186; BDUSS=2R5UzNPZzZ3ai1kNVlXcEZjVWc4ZnctT3ZVRmdGQllvOXpCb0JZNGljanFmMWxtRVFBQUFBJCQAAAAAAAAAAAEAAAA1MYH4AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAOryMWbq8jFmc; BDUSS_BFESS=2R5UzNPZzZ3ai1kNVlXcEZjVWc4ZnctT3ZVRmdGQllvOXpCb0JZNGljanFmMWxtRVFBQUFBJCQAAAAAAAAAAAEAAAA1MYH4AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAOryMWbq8jFmc; ZFY=DAt6xuFJrVO9Vof3C8Wq3xMauOxCp4CYAj4HYxdRdyg:C

第一行GET https://www.baidu.com/ HTTP/1.1是方法,URI,HTTP版本.就不多说了

  • Host: www.baidu.com:请求的服务器的域名和（可选的）端口号，用于虚拟主机的识别。没写端口就是默认值
    • HTTP默认端口是80
    • HTTPS默认端口是443

Content-Length和Content-Type在请求中不一定存在(请求没有body(GET请求)情况下就不存在),像上面我抓的这个包就是GET请求,里面就没有这两个字段.它们俩是成对出现的,只要有其中一个,另一个必定存在.

  1. Content-Length: 当请求包含实体内容时，表示实体内容的字节大小，有助于服务器正确处理请求体。
  2. Content-Type: 描述请求主体的MIME类型，如 application/x-www-form-urlencoded 表示表单数据，multipart/form-data 用于文件上传。application/json 表示数据为 json 格式
  • User-Agent: 客户端的用户代理信息，包括浏览器类型、版本、操作系统等，帮助服务器提供定制化的响应或统计分析。
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/124.0.0.0 Safari/537.36 Edg/124.0.0.0

分析图:

image-20240510144930879

  • Referer: 发起请求的页面地址，用于追踪用户是从哪个页面链接过来的。这个在HTTP请求头中可有可没有

  • Cookie: 发送给服务器的Cookie信息，用于维持用户会话状态或个性化设置,是浏览器本地数据存储的一种机制。

Cookie: BIDUPSID=DD7326D9CB3E780AE232E272F9988EF1; PSTM=1700320963; BAIDUID=CB65E88DF6D23B274067D86F39E33F91:FG=1; H_WISE_SIDS=40171_40369_40376_40398_40416_40305_40458_39662_40511_40512_60044_60026_60035_60048_60058; H_WISE_SIDS_BFESS=40171_40369_40376_40398_40416_40305_40458_39662_40511_40512_60044_60026_60035_60048_60058; BAIDUID_BFESS=CB65E88DF6D23B274067D86F39E33F91:FG=1; COOKIE_SESSION=130_0_8_3_5_14_1_1_8_6_1_3_56_0_0_0_1713166585_0_1713181572%7C9%23580281_10_1665372810%7C4; BAIDU_WISE_UID=wapp_1713714319309_20; H_PS_PSSID=40305_40080_60138_60186; BDUSS=2R5UzNPZzZ3ai1kNVlXcEZjVWc4ZnctT3ZVRmdGQllvOXpCb0JZNGljanFmMWxtRVFBQUFBJCQAAAAAAAAAAAEAAAA1MYH4AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAOryMWbq8jFmc; BDUSS_BFESS=2R5UzNPZzZ3ai1kNVlXcEZjVWc4ZnctT3ZVRmdGQllvOXpCb0JZNGljanFmMWxtRVFBQUFBJCQAAAAAAAAAAAEAAAA1MYH4AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAOryMWbq8jFmc; ZFY=DAt6xuFJrVO9Vof3C8Wq3xMauOxCp4CYAj4HYxdRdyg:C

我们也可以在浏览器中看到有哪些cookie数据

image-20240510145718964

请求报头有很多,还有其它的一些如下所示:

  1. Accept: 指定客户端能够接收的内容类型（MIME类型），例如 text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8，表示优先接收HTML，然后是XML，最后是任何类型。
  2. Accept-Encoding: 客户端支持的内容编码方式，如gzip、deflate等，用于请求压缩内容以减少传输量。
  3. Accept-Language: 客户端期望接收的内容语言，如 en-US,en;q=0.5 表示首选英语（美国），其他英语也接受，但优先级较低。
  4. Authorization: 用于HTTP身份验证，包含用户的认证信息，如 Basic YWxhZGRpbjpvcGVuc2VzYW1l 或 Bearer your_token_here。
  5. Cache-Control: 控制请求和响应的缓存机制，如 no-cache 表示不要使用缓存副本，必须从服务器重新获取。
  6. Connection: 指示对于当前事务完成后，是否关闭网络连接还是继续保持打开状态，如 keep-alive 表示持久连接。
  7. If-Modified-Since: 客户端缓存的资源最后修改时间，询问服务器资源是否有更新，用于条件请求。

6.HTTP响应

下图是刚才HTTP请求的响应报文

image-20240510151452242

内容如下:

HTTP/1.1 200 OK
Connection: keep-alive
Content-Encoding: gzip
Content-Security-Policy: frame-ancestors 'self' https://chat.baidu.com http://mirror-chat.baidu.com https://fj-chat.baidu.com https://hba-chat.baidu.com https://hbe-chat.baidu.com https://njjs-chat.baidu.com https://nj-chat.baidu.com https://hna-chat.baidu.com https://hnb-chat.baidu.com http://debug.baidu-int.com;
Content-Type: text/html; charset=utf-8
Date: Fri, 10 May 2024 07:14:05 GMT
Isprivate: 1
Server: BWS/1.1
Set-Cookie: H_PS_PSSID=40305_40080_60138_60237_60270_60275; path=/; expires=Sat, 10-May-25 07:14:05 GMT; domain=.baidu.com
Traceid: 1715325245044552423416257137435173222985
X-Ua-Compatible: IE=Edge,chrome=1
X-Xss-Protection: 1;mode=block
Transfer-Encoding: chunked

HTTP/1.1 200 OK:表示HTTP版本,状态码.

6.1 状态码

HTTP状态码是由三位数字组成的代码，服务器通过这些代码来告知客户端关于HTTP请求的状态。

  • 1xx (Informational - 信息性状态码): 这些状态码表示接收的请求正在处理，通常客户端不需要对它们做出进一步的动作。例如，100 Continue 表示客户端应继续其请求。
  • 2xx (Successful - 成功状态码): 表示请求已成功被服务器接收、理解，并接受了。最常见的状态码是 200 OK，表示请求已成功处理。
  • 3xx (Redirection - 重定向状态码): 表示需要客户端采取进一步的操作才能完成请求。例如，301 Moved Permanently 表示请求的资源已被永久移动到了新的URL。
  • 4xx (Client Error - 客户端错误状态码): 这类状态码指出客户端的请求有误，服务器无法处理。最熟知的例子是 404 Not Found，意味着请求的资源未找到。
  • 5xx (Server Error - 服务器错误状态码): 表示服务器在处理请求时发生错误。例如，500 Internal Server Error 指服务器遇到了未知错误，无法完成请求。

状态码有很多,熟悉常见的即可:

状态码含义
200 (OK)成功
301 永久重定向请求的资源已被永久的移动到新URI，返回信息会包括新的URI，浏览器会自动定向到新URI。
302 临时重定向与301类似。但资源只是临时被移动。客户端应继续使用原有URI
403 阻止访问客户端已知但没有访问权限
404 Not Found未找到请求的资源
405 方法不被允许不支持使用的请求方法，例如，表单需要使用 POST 但使用 GET 代替。
500 内部服务器错误服务器遇到某种问题、并且没有更好或更具体的错误代码
504 网关超时服务器处于请求中间状态。但是没有收到来自它路由到的服务器的及时响应

7.HTTP位于应用层(基于TCP)

HTTP（超文本传输协议）位于TCP/IP模型的应用层。这意味着它是建立在传输层协议之上，特别是基于TCP（传输控制协议）来实现数据的传输。TCP是一种面向连接的、可靠的传输协议，它保证了数据包的顺序传输和错误校验，确保数据的完整性。HTTP利用TCP提供的这些特性来确保从Web服务器到客户端（如浏览器）的请求和响应能够准确无误地传达。

当一个HTTP请求从客户端发出时，首先会通过TCP建立一个从客户端到服务器的连接（这通常涉及到TCP的三次握手过程）。接着，HTTP请求消息通过这个TCP连接发送到服务器，服务器处理请求后，再通过同一个TCP连接将HTTP响应消息返回给客户端。一旦数据交换完成，TCP连接可以被断开.

8.非持久和持久连接

HTTP协议中的非持久连接（Nonpersistent Connections）和持久连接（Persistent Connections）主要区别在于它们管理TCP连接的方式以及如何处理连续的请求和响应。

8.1 非持久连接

在HTTP的早期版本中，如HTTP/1.0，默认使用非持久连接。在这种模式下：

  • 每个HTTP请求/响应事务都使用一个新的TCP连接。
  • 服务器发送完响应后立即关闭TCP连接，不保留任何状态。
  • 如果客户端需要请求多个资源（如图片、CSS文件等），每一个都需要独立建立和关闭TCP连接，这导致了较高的延迟，因为每次连接都需要进行TCP的三次握手和四次挥手过程。
  • 这种方式增加了网络负担，因为每个连接都需要分配系统资源，且每次请求都包含了TCP连接的建立和拆除开销。

8.2 持久连接

随着HTTP协议的发展，特别是在HTTP/1.1中，持久连接成为了默认行为，显著提高了效率：

  • 一个TCP连接可以用于发送多个HTTP请求和接收多个响应，而不是每个请求都新建连接。
  • 服务器在发送完一个响应后，保持TCP连接的开启状态，允许同一个客户端发送额外的请求。
  • 这种模式减少了建立和关闭连接的开销，提高了整体性能，降低了延迟，特别是在请求多个资源的场景下更为明显。
  • 持久连接有两种形式：
    • 无流水线（Non-pipelined）持久连接：客户端需等待前一个请求的响应到达后，才能发送下一个请求。每个对象传输大约需要1个RTT（往返时间）。
    • 流水线（Pipelining）持久连接：理论上允许客户端在收到前一个响应之前发送多个请求，这样可以进一步减少延迟，但在实践中由于存在一些问题（如头部阻塞）并未广泛使用。

HTTP协议版本：

  • HTTP/1.0：较早的版本，每次请求响应都会建立新的TCP连接。
  • HTTP/1.1：引入了持久连接（Keep-Alive），提高了效率，支持管道化处理请求。
  • HTTP/2：进一步优化性能，支持多路复用、二进制分帧、头部压缩等特性。
  • HTTP/3：基于QUIC传输协议，改善了延迟和安全性，特别是在高延迟或不可靠的网络环境中。

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