HTTP入门

入门HTTP协议

1. 原理介绍

  • 爬虫就是用程序模拟浏览器的行为，发送请求给服务器，获取网页的内容，解析网页数据。

  • 要学会爬虫，先要了解浏览器是如何和服务器交流的。浏览器通过HTTP协议和服务器交流。     

2. HTTP协议简介

2.1简介

  • HTTP协议是Hyper Text Transfer Protocol（超文本传输协议）的缩写，主要用于网页的传输，现在也常应用网络API的开发（Restful API)。

  • 超文本的名称来源于其能够包含超链接的特性。使得用户能够以非顺序和非线性的方式浏览和获取信息。

  • 非顺序和非线性指的是不按照固定顺序或线性结构进行排列或访问的方式。

  • 不用按照传统的固定路径(顺序/层次)依次访问，用户根据需求随意跳转浏览，不受固定顺序限制。

  • HTTP是一个TCP/IP通信协议的最上层的协议之一（HTML 文件, 图片文件, 查询结果等）。

以访问百度首页为例，可以看到网址的最前面就是http。

这里是https，你可以暂时忽略后面的s，https相对于http添加了数字证书加密功能，这不影响正常的爬虫。但写爬取的时候也要添加s，现在大部分网站都是https的。

2.2基本工作原理

  • HTTP是浏览器或者其他客户端（如手机App）和网站服务器之间沟通的协议。

  • 浏览器作为HTTP客户端通过URL向HTTP服务端即WEB服务器发送所有请求。

  • 常用的Web服务器有：Nginx，Apache，IIS服务器（微软的产品）等。

  • Web服务器接收到的请求后，向客户端发送响应信息。

  • HTTP默认端口号为80，但是你也可以改为8080或者其他端口。

2.3HTTP三个要点

  • HTTP是无连接： 每次的连接只处理一个请求，请求得到应答，立马断开连接。

    无连接的含义是限制每次连接只处理一个请求。服务器处理完客户的请求，并收到客户的应答后，即断开连接。采用这种方式可以节省传输时间。

  • HTTP是媒体独立的： 传输任何类型的数据都可，音频，视频，图片等;

    意味着，只要客户端和服务器知道如何处理的数据内容，任何类型的数据都可以通过HTTP发送。客户端以及服务器指定使用适合的MIME-type内容类型。

  • HTTP是无状态：对处理的请求不记忆

    HTTP协议是无状态协议。无状态是指协议对于事务处理没有记忆能力。缺少状态意味着如果后续处理需要前面的信息，则它必须重传，这样可能导致每次连接传送的数据量增大。另一方面，在服务器不需要先前信息时它的应答就较快。

3. chrome浏览器和开发者工具

镜像下载：常用软件下载 - 麦叔编程

4. HTTP的消息结构

4.1主要流程和概念

  • 请求

    • 地址和动词：例如 GET https://www.baidu.com

    • 请求头（header)：用来描述请求和发送者的一些信息

    • 请求参数：以百度为例，要搜索的关键词。

  • 响应

    • 响应代码：200表示成功，404表示不存在等

    • 响应头(header)：描述响应内容的一些信息

    • 响应内容：HTML, JSON, 图片等

HTTP状态码

在HTTP协议通信过程中，服务器对客户端请求的响应状态的一种标识由三位数字组成，每个状态码表示不同的响应状态。

  • 200 OK: 请求成功。服务器已成功处理了请求。通常用于GET和POST请求。

  • 201 Created: 请求已经被实现，并且创建了新的资源。

  • 204 No Content: 服务器成功处理了请求，但未返回任何内容。

  • 301 Moved Permanently: 资源的URI已被更新。新的URI会在响应中给出，并且客户端应使用新的URI进行进一步的请求。

  • 400 Bad Request: 请求错误。服务器无法理解该请求的语法。

  • 401 Unauthorized: 需要用户认证。要求客户端进行身份验证。

  • 403 Forbidden: 服务器理解请求，但拒绝执行。

  • 404 Not Found: 未找到资源。服务器找不到请求的资源。

  • 500 Internal Server Error: 服务器遇到意外错误，无法完成请求。

  • 502 Bad Gateway: 作为网关或代理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: 服务器暂时过载或维护，无法处理请求。

4.2请求和响应例子

客户端请求：

GET /hello.txt HTTP/1.1
User-Agent: curl/7.16.3 libcurl/7.16.3 OpenSSL/0.9.7l zlib/1.2.3
Host: www.example.com
Accept-Language: en, mi

服务端响应:

HTTP/1.1 200 OK
Date: Mon, 27 Jul 2009 12:28:53 GMT
Server: Apache
Last-Modified: Wed, 22 Jul 2009 19:15:56 GMT
ETag: "34aa387-d-1568eb00"
Accept-Ranges: bytes
Content-Length: 51
Vary: Accept-Encoding
Content-Type: text/plain

响应内容：

Hello World! My payload includes a trailing CRLF.

一个很好用看请求的网站 httpbin.org/get

通过这个网站可以更简单的查看请求的详细信息。

可以通过Python代码模拟各种请求参数和header，发送给这个网站，再来验证发送的是否正确。

5. 完整的网页请求过程

注意你看到一个网页，通常是分多次请求的，一般的过程为：

  • 先请求网页文本，也就是HTML

  • 根据HTML中的指定的地址，请求其他内容，最常见的是：样式表，JavaScript，图片等

所以在chrome中可以看到很多个请求。如下图所示：

  • 每一行都是一个请求

  • 浏览器先请求www.baidu.com获得了HTML

  • 然后发起了多个其他请求去获取css, woff2, png等其他资源

这种特点给爬虫带来困难：

  • 我们用代码发送请求，一行代码只能发送一次请求，也就是获得了最基本的HTML。

  • 有的网站在第一次的HTML中没有包含真实的数据，真实的数据是通过后续请求获得的，所以有时候你用代码去请求发现获得的网页没有内容。

解决这个问题办法通常有两个：

  • 分析各个请求，找到关键的后续请求，用代码发送后续关键请求，获取数据。通常，我们没必要像浏览器一样发送所有后续请求，找到关键请求就够了。

  • 使用selenium等浏览器驱动，模拟真实的浏览器操作，发送后续所有请求。

6. 请求

1) 请求行

下面例子中的第一行就是请求行，它包含几个关键信息：

  • 请求方法：GET/POST，表示你要干什么

  • 请求的资源地址：例子中是 /hello.txt，结合下面的Host (ww.example.com)就可以拼接处完整的地址

  • 使用的HTTP协议的版本号

    HTTP协议有多个版本，现在主要用1.1，HTTP2也有一些应用

GET /hello.txt HTTP/1.1
User-Agent: curl/7.16.3 libcurl/7.16.3 OpenSSL/0.9.7l zlib/1.2.3
Host: www.example.com
Accept-Language: en, mi

2) 请求方法

根据 HTTP 标准，HTTP 请求可以使用多种请求方法，这些方法表示这个请求要做什么。

HTTP1.0 定义了三种请求方法：GET, POST 和 HEAD方法。

HTTP1.1 新增了六种请求方法：OPTIONS、PUT、PATCH、DELETE、TRACE 和 CONNECT 方法。

最常用的请求方法是：

  • GET 请求表示要获取内容，它不会修改服务器上的数据

  • POST 请求表示要提交内容，通常会修改服务器上的内容

这是最基本应该掌握的两个点。下面是完整的HTTP请求方法。

序号方法描述
1GET请求指定的页面信息，并返回实体主体。
2HEAD类似于 GET 请求，只不过返回的响应中没有具体的内容，用于获取报头
3POST向指定资源提交数据进行处理请求（例如提交表单或者上传文件）。数据被包含在请求体中。POST 请求可能会导致新的资源的建立和/或已有资源的修改。
4PUT从客户端向服务器传送的数据取代指定的文档的内容。
5DELETE请求服务器删除指定的页面。
6CONNECTHTTP/1.1 协议中预留给能够将连接改为管道方式的代理服务器。
7OPTIONS允许客户端查看服务器的性能。
8TRACE回显服务器收到的请求，主要用于测试或诊断。
9PATCH是对 PUT 方法的补充，用来对已知资源进行局部更新 。

3) 请求参数

GET请求的参数

GET 请求的参数都是放在URL中的，网页看见：

请求参数是以键值对的形式出现，一般形式为：

  • 网址的后面紧跟着是一个问号

  • 问号的后面是一对对参数，形式为：参数1=参数1的值

  • 多个参数之间用&符号隔开

举例：https://www.example.com/page1?参数1=参数1的值&参数2=参数2的值

看一下，上面的截图中有哪些参数，它们的值分别是什么？

POST请求的参数

  • POST请求的参数放在请求体中

  • 网页上看不见

  • 但可以通过chrome开发者工具或者抓包工具看见

格式举例：

GET /hello.txt HTTP/1.1
User-Agent: curl/7.16.3 libcurl/7.16.3 OpenSSL/0.9.7l zlib/1.2.3
Host: www.example.com
Accept-Language: en, mi
​
{'name':'麦叔', '特征':'帅'，'坐标':'一个美丽的城市'}

4) 请求头

这部分内容非常重要，这是爬虫的关键技术之一，因为服务器通常通过请求头来：

  • 判定请求是否合法，这是基本的反爬措施。爬虫通常需要添加多个请求头来模拟真实的网页请求

  • 判断用户是否登陆了，一般通过Cookie这个特殊的请求头的内容来判定，只要我们给出合理的Cookie，服务器就认为我们是登录过了

下面是一个请求头列表，其中最重要的几个是：

  • User-Agent 代表发起访问是什么浏览器。如果不写，基本会被判定为爬虫，直接被拒了。

  • Cookie 里面记录了登录信息，或者上次请求服务端设置的信息，也是常用的反爬判定点

  • Referer 表示这次请求是从哪里点过来的，有的网站不允许你直接访问某个网页，必须是从它的其他网页点过来才行，这时候就要设置一个Referer值，模拟是从别的网页点过来的情况

Header解释示例
Accept指定客户端能够接收的内容类型Accept: text/plain, text/html
Accept-Charset浏览器可以接受的字符编码集。Accept-Charset: iso-8859-5
Accept-Encoding指定浏览器可以支持的web服务器返回内容压缩编码类型。Accept-Encoding: compress, gzip
Accept-Language浏览器可接受的语言Accept-Language: en,zh
Accept-Ranges可以请求网页实体的一个或者多个子范围字段Accept-Ranges: bytes
AuthorizationHTTP授权的授权证书Authorization: Basic QWxhZGRpbjpvcGVuIHNlc2FtZQ==
Cache-Control指定请求和响应遵循的缓存机制Cache-Control: no-cache
Connection表示是否需要持久连接。（HTTP 1.1默认进行持久连接）Connection: close
CookieHTTP请求发送时，会把保存在该请求域名下的所有cookie值一起发送给web服务器。Cookie: $Version=1; Skin=new;
Content-Length请求的内容长度Content-Length: 348
Content-Type请求的与实体对应的MIME信息Content-Type: application/x-www-form-urlencoded
Date请求发送的日期和时间Date: Tue, 15 Nov 2010 08:12:31 GMT
Expect请求的特定的服务器行为Expect: 100-continue
From发出请求的用户的EmailFrom: user@email.com
Host指定请求的服务器的域名和端口号Host: www.zcmhi.com
If-Match只有请求内容与实体相匹配才有效If-Match: “737060cd8c284d8af7ad3082f209582d”
If-Modified-Since如果请求的部分在指定时间之后被修改则请求成功，未被修改则返回304代码If-Modified-Since: Sat, 29 Oct 2010 19:43:31 GMT
If-None-Match如果内容未改变返回304代码，参数为服务器先前发送的Etag，与服务器回应的Etag比较判断是否改变If-None-Match: “737060cd8c284d8af7ad3082f209582d”
If-Range如果实体未改变，服务器发送客户端丢失的部分，否则发送整个实体。参数也为EtagIf-Range: “737060cd8c284d8af7ad3082f209582d”
If-Unmodified-Since只在实体在指定时间之后未被修改才请求成功If-Unmodified-Since: Sat, 29 Oct 2010 19:43:31 GMT
Max-Forwards限制信息通过代理和网关传送的时间Max-Forwards: 10
Pragma用来包含实现特定的指令Pragma: no-cache
Proxy-Authorization连接到代理的授权证书Proxy-Authorization: Basic QWxhZGRpbjpvcGVuIHNlc2FtZQ==
Range只请求实体的一部分，指定范围Range: bytes=500-999
Referer先前网页的地址，当前请求网页紧随其后,即来路Referer: http://www.zcmhi.com/archives/71.html
TE客户端愿意接受的传输编码，并通知服务器接受接受尾加头信息TE: trailers,deflate;q=0.5
Upgrade向服务器指定某种传输协议以便服务器进行转换（如果支持）Upgrade: HTTP/2.0, SHTTP/1.3, IRC/6.9, RTA/x11
User-AgentUser-Agent的内容包含发出请求的用户信息User-Agent: Mozilla/5.0 (Linux; X11)
Via通知中间网关或代理服务器地址，通信协议Via: 1.0 fred, 1.1 nowhere.com (Apache/1.1)
Warning关于消息实体的警告信息Warn: 199 Miscellaneous warning

7.响应

1) 状态码

当浏览者访问一个网页时，浏览者的浏览器会向网页所在服务器发出请求。当浏览器接收并显示网页前，此网页所在的服务 器会返回一个包含HTTP状态码的信息头（server header）用以响应浏览器的请求。

HTTP状态码的英文为HTTP Status Code。

下面是常见的HTTP状态码：

  • 200 - 请求成功

  • 301 - 资源（网页等）被永久转移到其它URL

  • 404 - 请求的资源（网页等）不存在

  • 500 - 内部服务器错误

HTTP状态码由三个数字组成，第一个数字定义了状态码的类型，后两个数字表示具体的状态。HTTP状态码共分为5种类型：

分类分类描述
1**信息，服务器收到请求，需要请求者继续执行操作
2**成功，操作被成功接收并处理
3**重定向，需要进一步的操作以完成请求
4**客户端错误，请求包含语法错误或无法完成请求
5**服务器错误，服务器在处理请求的过程中发生了错误

HTTP状态码列表:

状态码状态码英文名称中文描述
100Continue继续。客户端应继续其请求
101Switching Protocols切换协议。服务器根据客户端的请求切换协议。只能切换到更高级的协议，例如，切换到HTTP的新版本协议
200OK请求成功。一般用于GET与POST请求
201Created已创建。成功请求并创建了新的资源
202Accepted已接受。已经接受请求，但未处理完成
203Non-Authoritative Information非授权信息。请求成功。但返回的meta信息不在原始的服务器，而是一个副本
204No Content无内容。服务器成功处理，但未返回内容。在未更新网页的情况下，可确保浏览器继续显示当前文档
205Reset Content重置内容。服务器处理成功，用户终端（例如：浏览器）应重置文档视图。可通过此返回码清除浏览器的表单域
206Partial Content部分内容。服务器成功处理了部分GET请求
300Multiple Choices多种选择。请求的资源可包括多个位置，相应可返回一个资源特征与地址的列表用于用户终端（例如：浏览器）选择
301Moved Permanently永久移动。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。今后任何新的请求都应使用新的URI代替
302Found临时移动。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
303See Other查看其它地址。与301类似。使用GET和POST请求查看
304Not Modified未修改。所请求的资源未修改，服务器返回此状态码时，不会返回任何资源。客户端通常会缓存访问过的资源，通过提供一个头信息指出客户端希望只返回在指定日期之后修改的资源
305Use Proxy使用代理。所请求的资源必须通过代理访问
306Unused已经被废弃的HTTP状态码
307Temporary Redirect临时重定向。与302类似。使用GET请求重定向
400Bad Request客户端请求的语法错误，服务器无法理解
401Unauthorized请求要求用户的身份认证
402Payment Required保留，将来使用
403Forbidden服务器理解请求客户端的请求，但是拒绝执行此请求，权限不足
404Not Found服务器无法根据客户端的请求找到资源（网页）。通过此代码，网站设计人员可设置"您所请求的资源无法找到"的个性页面
405Method Not Allowed客户端请求中的方法被禁止
406Not Acceptable服务器无法根据客户端请求的内容特性完成请求
407Proxy Authentication Required请求要求代理的身份认证，与401类似，但请求者应当使用代理进行授权
408Request Time-out服务器等待客户端发送的请求时间过长，超时
409Conflict服务器完成客户端的 PUT 请求时可能返回此代码，服务器处理请求时发生了冲突
410Gone客户端请求的资源已经不存在。410不同于404，如果资源以前有现在被永久删除了可使用410代码，网站设计人员可通过301代码指定资源的新位置
411Length Required服务器无法处理客户端发送的不带Content-Length的请求信息
412Precondition Failed客户端请求信息的先决条件错误
413Request Entity Too Large由于请求的实体过大，服务器无法处理，因此拒绝请求。为防止客户端的连续请求，服务器可能会关闭连接。如果只是服务器暂时无法处理，则会包含一个Retry-After的响应信息
414Request-URI Too Large请求的URI过长（URI通常为网址），服务器无法处理
415Unsupported Media Type服务器无法处理请求附带的媒体格式
416Requested range not satisfiable客户端请求的范围无效
417Expectation Failed服务器无法满足Expect的请求头信息
500Internal Server Error服务器内部错误，无法完成请求
501Not Implemented服务器不支持请求的功能，无法完成请求
502Bad Gateway作为网关或者代理工作的服务器尝试执行请求时，从远程服务器接收到了一个无效的响应
503Service Unavailable由于超载或系统维护，服务器暂时的无法处理客户端的请求。延时的长度可包含在服务器的Retry-After头信息中
504Gateway Time-out充当网关或代理的服务器，未及时从远端服务器获取请求
505HTTP Version not supported服务器不支持请求的HTTP协议的版本，无法完成处理

2) 响应头

HTTP响应头包含了网页的重要描述信息，比如网页的格式，网页的过期时间等。

注意下面的Set-Cookie，它会设置网页的Cookie，在后面的请求中发送给服务器端，用来做身份判定或者反爬。

应答头说明
Allow服务器支持哪些请求方法（如GET、POST等）。
Content-Encoding文档的编码（Encode）方法。只有在解码之后才可以得到Content-Type头指定的内容类型。利用gzip压缩文档能够显著地减少HTML文档的下载时间。Java的GZIPOutputStream可以很方便地进行gzip压缩，但只有Unix上的Netscape和Windows上的IE 4、IE 5才支持它。因此，Servlet应该通过查看Accept-Encoding头（即request.getHeader("Accept-Encoding")）检查浏览器是否支持gzip，为支持gzip的浏览器返回经gzip压缩的HTML页面，为其他浏览器返回普通页面。
Content-Length表示内容长度。只有当浏览器使用持久HTTP连接时才需要这个数据。如果你想要利用持久连接的优势，可以把输出文档写入 ByteArrayOutputStream，完成后查看其大小，然后把该值放入Content-Length头，最后通过byteArrayStream.writeTo(response.getOutputStream()发送内容。
Content-Type表示后面的文档属于什么MIME类型。Servlet默认为text/plain，但通常需要显式地指定为text/html。由于经常要设置Content-Type，因此HttpServletResponse提供了一个专用的方法setContentType。
Date当前的GMT时间。你可以用setDateHeader来设置这个头以避免转换时间格式的麻烦。
Expires应该在什么时候认为文档已经过期，从而不再缓存它？
Last-Modified文档的最后改动时间。客户可以通过If-Modified-Since请求头提供一个日期，该请求将被视为一个条件GET，只有改动时间迟于指定时间的文档才会返回，否则返回一个304（Not Modified）状态。Last-Modified也可用setDateHeader方法来设置。
Location表示客户应当到哪里去提取文档。Location通常不是直接设置的，而是通过HttpServletResponse的sendRedirect方法，该方法同时设置状态代码为302。
Refresh表示浏览器应该在多少时间之后刷新文档，以秒计。除了刷新当前文档之外，你还可以通过setHeader("Refresh", "5; URL=http://host/path")让浏览器读取指定的页面。注意这种功能通常是通过设置HTML页面HEAD区的＜META HTTP-EQUIV="Refresh" CONTENT="5;URL=http://host/path"＞实现，这是因为，自动刷新或重定向对于那些不能使用CGI或Servlet的HTML编写者十分重要。但是，对于Servlet来说，直接设置Refresh头更加方便。 注意Refresh的意义是"N秒之后刷新本页面或访问指定页面"，而不是"每隔N秒刷新本页面或访问指定页面"。因此，连续刷新要求每次都发送一个Refresh头，而发送204状态代码则可以阻止浏览器继续刷新，不管是使用Refresh头还是＜META HTTP-EQUIV="Refresh" ...＞。 注意Refresh头不属于HTTP 1.1正式规范的一部分，而是一个扩展，但Netscape和IE都支持它。
Server服务器名字。Servlet一般不设置这个值，而是由Web服务器自己设置。
Set-Cookie设置和页面关联的Cookie。Servlet不应使用response.setHeader("Set-Cookie", ...)，而是应使用HttpServletResponse提供的专用方法addCookie。参见下文有关Cookie设置的讨论。
WWW-Authenticate客户应该在Authorization头中提供什么类型的授权信息？在包含401（Unauthorized）状态行的应答中这个头是必需的。例如，response.setHeader("WWW-Authenticate", "BASIC realm=＼"executives＼"")。注意Servlet一般不进行这方面的处理，而是让Web服务器的专门机制来控制受密码保护页面的访问（例如.htaccess）。

3) 响应内容和content type

我们最常见的网页的内容格式为：

  • HTML - 给人看的页面

  • JSON - 数据格式，一般是API，给程序用的，比如手机APP

  • XML - 也是数据格式

其实除此之外，还有图片，样式表，JavaScript等。

Content-Type就表示了网页的内容类型，它告诉浏览器文件类型，网页编码，帮助浏览器决定将以什么形式、什么编码读取这个文件。

Content-Type 标头告诉客户端实际返回的内容的内容类型。

语法格式：

Content-Type: text/html; charset=utf-8
Content-Type: multipart/form-data; boundary=something

实例：

常见的媒体格式类型如下：

  • text/html ：HTML格式

  • text/plain ：纯文本格式

  • text/xml ：XML格式

  • image/gif ：gif图片格式

  • image/jpeg ：jpg图片格式

  • image/png：png图片格式

以application开头的媒体格式类型：

  • application/xhtml+xml ：XHTML格式

  • application/xml：XML数据格式

  • application/atom+xml ：Atom XML聚合格式

  • application/json：JSON数据格式

  • application/pdf：pdf格式

  • application/msword ：Word文档格式

  • application/octet-stream ：二进制流数据（如常见的文件下载）

  • application/x-www-form-urlencoded ：中默认的encType，form表单数据被编码为key/value格式发送到服务器（表单默认的提交数据的格式）

另外一种常见的媒体格式是上传文件之时使用的：

  • multipart/form-data ：需要在表单中进行文件上传时，就需要使用该格式

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