HTTP协议探究（序章）

1 HTTP协议基于TCP协议

（1）TCP三次握手连接

• HTTP客户端（Chrome浏览器）：

  • IP：192.168.1.47
  • 端口：59875
  • MSS：1460

• HTTP服务器（Nginx服务器）：

  • IP：45.76.37.162
  • 端口：80
  • MSS：1452

  1 8.893857 192.168.1.47 45.76.37.162 TCP 66 59875 → 80 [SYN] Seq=0 Win=64240 Len=0 MSS=1460 WS=256 SACK_PERM=1 2 9.151584 45.76.37.162 192.168.1.47 TCP 66 80 → 59875 [SYN, ACK] Seq=0 Ack=1 Win=29200 Len=0 MSS=1452 SACK_PERM=1 WS=128 3 9.151807 192.168.1.47 45.76.37.162 TCP 54 59875 → 80 [ACK] Seq=1 Ack=1 Win=66560 Len=0

（2）第一个HTTP请求

14 	9.152317	192.168.1.47	45.76.37.162	HTTP 461	GET / HTTP/1.1 
2
3# 具体报文
4Hypertext Transfer Protocol
5	GET / HTTP/1.1\r\n
6	Host: 45.76.37.162\r\n
7	Connection: keep-alive\r\n
8	Cache-Control: max-age=0\r\n
9	Upgrade-Insecure-Requests: 1\r\n
10	User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/70.0.3538.102 Safari/537.36\r\n
11	Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8\r\n
12	Accept-Encoding: gzip, deflate\r\n
13	Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9\r\n
14	\r\n

（3）第一个HTTP响应（HTML）

1# ACK报文告知客户端我已收到请求，你可以准备接收我的数据了。
25	9.409851	45.76.37.162	192.168.1.47	TCP	60	80 → 59875 [ACK] Seq=1 Ack=408 Win=30336 Len=0
36	9.410305	45.76.37.162	192.168.1.47	TCP	1506	80 → 59875 [ACK] Seq=1 Ack=408 Win=30336 Len=1452 [TCP segment of a reassembled PDU]
47	9.410551	45.76.37.162	192.168.1.47	TCP	1506	80 → 59875 [ACK] Seq=1453 Ack=408 Win=30336 Len=1452 [TCP segment of a reassembled PDU]
58	9.410552	45.76.37.162	192.168.1.47	HTTP	1089	HTTP/1.1 200 OK  (text/html)
69	9.410580	192.168.1.47	45.76.37.162	TCP	54	59875 → 80 [ACK] Seq=408 Ack=3940 Win=66560 Len=0 # 客户端返回收到确认
7
8# 服务器返回的最后一个报文的部分HTTP报文(省略实体内容)
9Hypertext Transfer Protocol
10	HTTP/1.1 200 OK\r\n
11	Server: nginx/1.12.2\r\n
12	Date: Wed, 21 Nov 2018 06:57:21 GMT\r\n
13	Content-Type: text/html\r\n
14	Content-Length: 3700\r\n # HTTP报文长为3700
15	Last-Modified: Tue, 06 Mar 2018 09:26:21 GMT\r\n
16	Connection: keep-alive\r\n
17	ETag: "5a9e5ebd-e74"\r\n
18	Accept-Ranges: bytes\r\n
19	\r\n
20	[HTTP response 1/2]
21	[Time since request: 0.258235000 seconds]
22	[Request in frame: 103]
23	[Next request in frame: 114] # 这里证明了一次TCP请求可以发送多次HTTP报文
24	[Next response in frame: 120]
25	File Data: 3700 bytes

• HTTP报文太长了，一个TCP段无法发送完，于是分成了n份，n为多少呢？
  • HTTP报文长为3700，TCP MSS为1452，3700为HTTP实体大小 + HTTP首部（239）才是HTTP包的总大小 = 3939，3939 / 1452 = 3次。
• TCP客户端怎么知道TCP服务端，分段发送已经完成？
  • 客户端HTTP请求时，发送PSH,ACK报文
  • 服务器先返回ACK报文，告知收到
  • 接着正式发送分段的HTTP报文（每次都是ACK）
  • 最后一段HTTP报文为PSH,ACK报文
• 为什么HTTP请求时，发送的是PSH,ACK报文？
  • 因为只放ACK报文，服务器无法确认客户端是否发送完毕了。
  • 简而言之，PSH报文能够告知对方，我已发送完毕，请处理。

（4）第二个请求

110	9.419095	192.168.1.47	45.76.37.162	HTTP	404	GET /nginx-logo.png HTTP/1.1 
2
3# 具体报文
4Hypertext Transfer Protocol
5	GET /nginx-logo.png HTTP/1.1\r\n
6	Host: 45.76.37.162\r\n
7	Connection: keep-alive\r\n
8	User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/70.0.3538.102 Safari/537.36\r\n
9	Accept: image/webp,image/apng,image/*,*/*;q=0.8\r\n
10	Referer: http://45.76.37.162/\r\n
11	Accept-Encoding: gzip, deflate\r\n
12	Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9\r\n
13	\r\n

（5）第二个响应（图片）

111	9.679782	45.76.37.162	192.168.1.47	HTTP	660	HTTP/1.1 200 OK  (PNG)
2
3# 具体报文（省略实体报文）
4Hypertext Transfer Protocol
5	HTTP/1.1 200 OK\r\n
6	Server: nginx/1.12.2\r\n
7	Date: Wed, 21 Nov 2018 06:57:21 GMT\r\n
8	Content-Type: image/png\r\n
9	Content-Length: 368\r\n
10	Last-Modified: Tue, 06 Mar 2018 09:26:21 GMT\r\n
11	Connection: keep-alive\r\n
12	ETag: "5a9e5ebd-170"\r\n
13	Accept-Ranges: bytes\r\n
14	\r\n
15	[HTTP response 2/2]
16	[Time since request: 0.260687000 seconds]
17	File Data: 368 bytes

• Content-Length = 368，但是TCP payload 为606，606 < 1452，一次发送完毕。HTTP首部为238字节。

（6）省略TCP的4次挥手断开连接

2 总结

• HTTP协议基于TCP协议
• HTTP报文过长需要TCP分段传输
• 每次HTTP请求或响应都需要设置PSH标志为1，用于标志HTTP请求或响应完成
• TCP的MSS由双方共同决定，选择最小的值（如：1452 < 1460，所以为MSS），短板效应（防止处理速度快的一方压垮慢的一方）
• HTTP首部很长，上述两次首部一次为239字节，一次为238字节（HTTP2.0有改善，未来研究一下）。
• HTTP1.1协议可以在一次TCP连接中，发送多次HTTP报文（HTTP1.0就不可以）