网络编程 | HTTP协议概要

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从今日起 Colin 大神准备长期驻扎「Creator游戏开发社区」，为大家分享最为硬核的Linux C++ 游戏服务器开发相关知识与经验。

前言

HTTP协议是一个文本协议，从框架上看格式很简单，其复杂在于请求和响应头的处理，以及body的内容编码，如果不是要做一个全面的HTTP服务器，使用少量的代码就能实现一个需求简单的HTTP服务器。我们可以先大致了解一下HTTP协议的内容。

URL组成

一个URL大概是这样组成的：

protocol://hostname:port/path?query#fragment

• protocol 是协议类型，比如http, ftp, ssh, ws等等。
• hostname 为服务器的域名或IP地址，比如google.com
• port TCP端口，默认为80
• path 是资源路径，比如：/path/to/myfile.html
• query 是附加请求参数，是一个key value对，格式为：key1=value1&key2=value2..
• fragment 是文档的锚点，在HTML中增加a元素，就可以定位到文档这里，不过这个一般对于网页有用，我们忽略它。

典型的例子：

http://www.hello.com:8080/cmd/subcmd?name=tom&age=24

HTTP服务器解析得到URL的时候，需要对它进行分解，得到各个部分，再作进一步的处理。

URL编码

从上面看URL有些符号是有特殊用途的，比如://?&等等；另外path, query这些部分可能有URL不允许出现的字符，比如中文之类；对这些情况，需要对URL进行编码，编码成URL允许的字符。

这些字符以%开头，后面跟两个16进制的字符，比如%20表示空格。如果用Lua来实现，编码是这样的：

local function escape(s)
    return (string.gsub(s, "([^A-Za-z0-9_])", function(c)
        return string.format("%%%02X", string.byte(c))
    end))
end

解码是这样的：

local function decode_func(c)
    return string.char(tonumber(c, 16))
end
local function decode(str)
    local str = str:gsub('+', ' ')
    return str:gsub("%%(..)", decode_func)
end

注意编码和解码通常应该用于query的key/value，其他部分应该尽量约束使用字母和下划线。

HTTP请求和回应格式

HTTP是基于请求和回应的模式，客户端请求的总体格式是：

<Request Line>
<Request Headers>

<Request Body>

用一个图来表示是这样的：

• 请求行第一个GET是请求方法，此外还有POST, HEAD, 和OPTIONS等；空格后跟着请求路径；再后面是HTTP协议版本。关于请求方法的细节，请参阅：developer.mozilla.org/e
• HTTP的行是以\r\n分隔的，请求行之后第二行请求头，这个由多行组成，每一行是一个key/value对，key/value以冒号分隔，value可以有多个，以逗号分隔。
• 请求头中，Host是必须的，由Host和第一行的路径可以合成一个完成的URL。
• 关于请求头和响应头的细节，请参阅这个文档：developer.mozilla.org/e
• 请求头结束后，有一个空行，空行以下部分就是body，这一块的内容通常由请求头的字段决定。

响应文本和请求类似：

<Response Line>
<Response Headers>

<Response Body>

同样用一个图来表示：

• 第一行是响应行，HTTP/1.1为协议版本，200为响应码，后面是响应码的文本描述。关于响应码的含义，可以查看这个文档: developer.mozilla.org/e
• 接下来是响应头。
• 响应头结束后，有一个空行，空行以下部分是body，这一块的内容通常content-type头段决定，具体细节请查看：developer.mozilla.org/e。

一个请求的过程

1. 客户端需要通过DNS，得到服务器的IP地址。
2. 接着通过TCP连接上服务器。
3. 接着合成请求包，发送给服务器。
4. 服务器接收到包，解析它，生成回应包，发送回客户端。