【计算机网络】HTTP(上)

lovevivi

发布于 2023-11-27 09:56:08

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发布于 2023-11-27 09:56:08

文章被收录于专栏：萌新的日常

1.HTTP概念

应用层典型的协议 HTTP(超文本传输协议)，它是应用最广泛的协议作用为：将任意内容拉取到本地浏览器，让浏览器进行解释

客户端client 把自己的"东西" 给别人同时也想把别人的"东西" 拿到自己本地一般称为 CS 模式

http中的网页文本、图片、视频、音频统一称为资源东西实际上就是资源

2. URL

要访问服务器，就必须知道服务器的IP地址和端口号

需要有一个域名解析服务如: baidu.com (域名) 解析成 110.242.68.4(IP地址)

如：QQ官网

https 作为协议 www.qq.com 作为服务器地址

server的端口号不能随意指定，必须是众所周知且不能随便更改的端口号和成熟的应用层协议是一一对应的

https 常用的端口号为443 http 常用的端口号为80

协议名称和端口号之间是一对一，强相关如：附近着火了，第一时间想起的就是打119 进行救火

由于http是超文本传输协议，就需要告诉别人要访问什么资源

第一个 / 表示 web根目录第二个 / 表示路径分隔符 / / 表示 URL想访问服务器的什么资源

? 表示区分 URL 左侧和右侧的分隔符 ? 后面跟的都是参数

参数是KV的，=左边的 uid 可看作是K ，=右边的 1 可看作V

URL 被称为统一资源定位符

urlencode 和 urldecode

只搜索 ?/#: 这些特殊符号发现特殊符号被转化为16进制格式数字因为URL本身用一些字符作为特殊字符，所以在使用特殊字符时，所以特殊符号被转化为16进制格式数字，用来和URL本身的特殊字符进行区分转化的过程被称之为 URL的 encode编码，用于解决 URL中特殊符号的问题这个工作是由浏览器或者客户端自动做的
服务器收到的就为 16进制格式，而不想要16进制格式，想要特殊符号，就需要进行 decode编码

转义规则

将需要转码的字符转为 16进制，然后从右到左，取4位(不足4位直接处理)，每2位做一位，前面加上%，编码成%XY格式

点击查看：自动编码工具

在该网站上可以进行 urlencode 与urlencode 解码

3. HTTP的宏观理解

HTTP的请求

按照完整的说法，HTTP分为四部分

第一部分——请求行 HTTP的请求行，以行为单位，分为三部分请求方法 URL 协议版本请求方法： GET/ POST URL：请求资源协议版本：http/1.0 http/1.1 http/2.0 三部分之间用空格作为分隔符，把这三部分分离开

第二部分——请求报头由 Key:Value 所构成的多行结构

第三部分——空行 \r\n

第四部分——有效载荷一般是用户可能提交的参数 (可以没有)

HTTP的响应

状态行分为协议版本状态码状态码描述三部分之间用空格作为分隔符，把这三部分分离开协议版本：http/1.0 http/1.1 http/2.0 状态码：如404 状态码描述 : 404所对应的含义如：Not Found

响应报头也是由Key:Value 所构成的多行结构

有效载荷可能是 html /css的文件资源，也可能是请求对应的图片等

4. 见一见HTTP请求和响应

请求报头

当从浏览器输入主机IP+端口号，Linux上显示如下数据

GET / HTTP/1.1 第一行作为请求行

由 Key Value 构成的多行结构作为请求报头并没有包含有效载荷 Host 表示这次请求给哪台主机，一般为目标服务器的IP地址和端口号 Connection 表示这次请求的链接模式长/短链接 Cache-control 表示双方在通信时要建立缓存，最大缓存的生存时间默认为0(不缓存) User_Agent 表示 HTTP请求的客户端信息 Accept_Encodong 表示作为客户端，能接受的编码和压缩类型 Accept_Language 表示作为客户端，能接受编码符号

1. 模拟一个简单的响应response

创建一个Main.cc，通过调用回调函数HandlerHttp的方式来实现整个过程

对于回调函数 HandlerHttp，在是一个完整的http请求报文的前提下，分别将状态行分隔符有效载荷添加到 response响应中，并将响应返回有效载荷部分以网页部分呈现的

响应报头

进行文本分析时，按行进行分割读取，直到找到一行是空行，则认为把报头读完了

报头中key 为 Content-Length ，Value 为 Body的长度(有效载荷的长度)

当在Linux上运行程序，并输入端口号时浏览器上输入主机IP+端口号，就会使主函数调用回调函数打印 this a test 同时Linux会出现如下数据响应的状态行响应报头空行有效载荷

由于有效载荷内部分为图片、视频、音频资源为了便于区分使用 Content_Type ：Body的种类

图片、视频、音频资源这些资源本质都是文件

图片的后缀为.png 网页的后缀为.html 视频的后缀为.mp3 Linux资源都要有自己的后缀，需要告诉别人，就需要 Content-Type 对照表

若后缀为.html，则 Content-Type 对照表为 text/html 若后缀为.png，则 Content-Type 对照表为 image/png

在响应后添加网页的Content-Type 对照表 text/html，以及 SEP分隔符

2. 从路径中获取内容

给http维护一个自己的目录，即 wwroot 创建 index.html 里面放入这个网页中的所有资源

创建 Until.hpp 在Until这个类中，创建一个接口 ReadFile 用于读取整个文件内容

第一个参数 path 为指定的路径第二个参数file_content 表示输出即文件对应的内容

path表示路径，在wwwroot目录下的index.html中获取文件将获取到的文件交给字符串body

ReadFile函数的实现

1. 获取文件本身的大小输入 man 2 stat

对指定的文件路径，获取它的struct stat 属性成功返回0，失败返回-1

st_size 表示这个文件按字节为单位的大小 st_mode: 匹配很多的宏

2. 调整string的空间保证能够把文件全部放下

开辟size大小个空间

3. 读取

O_RDONLY 读取

path作为路径，可以找到对应 index.html的内容，再将内容传给body字符串中，作为有效载荷

3.不同资源进行区分

只有是请求，无脑响应的都是这些资源

若请求到不同的资源，应该加以区分用户想要什么就给他什么，没有就返回404

把request 进行处理，进行反序列化，由字符串信息变成结构化字段创建一个 HttpRequest 结构体里面包含状态行的请求方法、URL、请求版本以及请求报头

URL作为请求资源，所以将 path替换成 req.url_ 即可

反序列化的实现

在主函数Main.cc中创建ReadOneLine函数，将message中的第一行的请求行取出创建 ParseRequestLine函数，将请求行解析成请求方法、URL、协议版本

两个函数都在Util.hpp中实现

ReadOneLine函数的实现

加上static修饰，是为了防止有隐藏的this指针存在使用find函数寻找sep分隔符，若找到则返回pos位置的下标使用substr函数取出[0,pos]区间的子串作为返回值使用 erase函数将下标从0开始删除 pos+sep.size()个字符

ParseRequestLine函数的实现

sstream 流按照空格作为分隔符，打印到三个string中

路径path的最终表示

路径path是需要加上 web根目录的

所以定义一个web根目录 webRoot

在使用请求时，先在路径path中加入web根目录，再添加对应的 URL(请求资源)

4. 同时显示文字和图片

点击查看:石榴花图片

在wwwroot中创建 image文件，并进入inmage中

wget ：远程获取资源的命令

使用 wget + 图片地址，获取图片

使用 mv 指令，将原图片名字改为 1.jpg

此时在vscode中的 image 文件中，就可以显示图片了

一张网页包含很多要素资源，如：图片文字视频每一个资源都要发起一次http请求

在浏览器中搜索 w3cschool

在HTML教程中，找到HTML图像，其中寻找到替换文本属性

第一个/表示 web根目录即wwwroot 在wwroot目录下找到image文件中的 1.jpg

若获取图片失败，则会显示文字这是一张石榴花图片

由于这次资源既包含文字又包含图片，所以类型不同，需要处理 Content-Type (body的种类)

添加成员变量，判断要访问的是什么资源(如：图片文字)

在反序列化函数中使用 rfind 函数，从后往前查找字符 . ，再使用substr 函数从下标 pos开始取len个字符若没有给len，则一直取到path_字符串结束

在HandlerHttp函数的使用请求中将 Content-Type (body的种类) 进行封装成一个GetContentType的接口

GetContentType函数的实现

若后缀为.html，则 Content-Type 对照表为 text/html 若后缀为.css，则 Content-Type 对照表为 test/css 若后缀为.js，则 Content-Type 对照表为 application/x-javascript 若后缀为.png，则 Content-Type 对照表为 image/png 若后缀为.jpg，则 Content-Type 对照表为 image/jpeg

在浏览器输入主机IP+端口号，发现图片并没有显示，而且出现了乱码

网页必须指明编码格式，否则就会出现乱码所以修改index.html的内容

再次输入主机IP 和端口号就可以同时显示文字和图片了

5.模拟的完整代码

wwwroot

index.html(图片)

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">

<head>
    <meta charest="UTF-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width" ,initial-scale=1.0">
    <title>Document</title>
</head>

<body>
    <h1>this is a test </h1>
    <h1>this is a test </h1>
    <h1>this is a test </h1>
    <h1>this is a test </h1>
    <img src="/image/1.jpg" alt="这是一张石榴花图片">
</body>

</html>

Err.hpp(错误)

#pragma once 

enum
{
  USAGE_ERR=1,
  SOCKET_ERR,//2
  BIND_ERR,//3
  LISTEN_ERR,//4
  SETSID_ERR,//5
  OPEN_ERR//6
};

HttpServer.hpp(初始化和启动)

#include<iostream>
#include<string>
#include<pthread.h>
#include<functional>  
#include"Sock.hpp"

static const uint16_t  defaultport=8888;//默认端口号

class HttpServer;
//定义 func_t 类型  为 返回值为string 参数为string的包装器
using func_t =std::function<std::string( std::string&)>;


   class ThreadData
   {
    public:
     ThreadData(int sock,std::string ip,const uint16_t& port,HttpServer*tsvrp)//构造
     :_sock(sock),_ip(ip),_port(port),_tsvrp(tsvrp)
     {}
     ~ThreadData()
     {}
    public:
    int _sock;//套接字
    HttpServer *_tsvrp;//指针指向Tcp服务器 
    std::string _ip;
    uint16_t   _port;
    };

class HttpServer
{
  public:
  HttpServer(func_t f,int port= defaultport)
  :func(f),port_(port)
  {}

   void InitServer()//初始化
   {
      listensock_.Socket();//创建套接字
      listensock_.Bind(port_);//绑定
      listensock_.Listen();//监听
       
   }


   void HandlerHttpRequest(int sock)//
   {
     char buffer[4096];
    std::string request;

    //将套接字的数据读取到buffer中
    ssize_t s=recv(sock,buffer,sizeof(buffer)-1,0);
     if(s>0)//读取成功
     {
        buffer[s]=0;//将'\0'赋值给buffer中
        request=buffer;
        std::string response =func(request);//回调函数 将request变为response
        send(sock,response.c_str(),response.size(),0);//发送 将respnse中的内容 发送到sock套接字中
     }
     else 
     {
        //读取失败
        logMessage(Info,"client quit ...");//打印日志 
     }
   } 
   
   static void* threadRoutine(void *args)
   {
    //线程分离 若不关心线程返回值 则提前告诉它 要进行分离
    pthread_detach(pthread_self());
    ThreadData* td=(ThreadData*)args;
    td->_tsvrp->HandlerHttpRequest(td->_sock);
    close(td->_sock);

    delete td;
    return nullptr;
   }



   void Start()//启动
   {
            for(;;)
            {
                std::string clientip;
                uint16_t clientport;
                int sock=listensock_.Accept(&clientip,&clientport);//获取客户端IP和端口号
                if(sock<0)
                {
                    continue;
                }
                pthread_t tid;
                ThreadData *td =new ThreadData(sock,clientip,clientport,this);
                pthread_create(&tid,nullptr,threadRoutine,td);
            }
   }

  ~HttpServer()
  {}
  private:
  int port_;       //端口号
  Sock listensock_;//套接字
  func_t func; //包装器类型的回调函数
};

Log.hpp(日志)

#pragma once 
#include<iostream>
#include<string.h>
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<cstdarg>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<time.h>

const std::string  filename="tecpserver.log";

//日志等级
enum{
 Debug=0, // 用于调试
 Info  ,  //1 常规
 Warning, //2 告警
 Error ,  //3  一般错误
 Tatal ,  //4 致命错误
 Uknown//未知错误
};

static  std::string tolevelstring(int level)//将数字转化为字符串
{
  switch(level)
  {
     case  Debug : return "Debug";
     case Info : return "Info";
     case Warning : return "Warning";
     case  Error : return "Error";
     case Tatal : return "Tatal";
     default: return "Uknown";
  }
}
std::string gettime()//获取时间
{
   time_t curr=time(nullptr);//获取time_t
   struct tm *tmp=localtime(&curr);//将time_t 转换为 struct tm结构体
   char buffer[128];
   snprintf(buffer,sizeof(buffer),"%d-%d-%d %d:%d:%d",tmp->tm_year+1900,tmp->tm_mon+1,tmp->tm_mday,
   tmp->tm_hour,tmp->tm_min,tmp->tm_sec);
   return buffer;

}
void logMessage(int level, const char*format,...)
{
   //日志左边部分的实现
   char logLeft[1024];
   std::string level_string=tolevelstring(level);
   std::string curr_time=gettime();
   snprintf(logLeft,sizeof(logLeft),"%s %s %d",level_string.c_str(),curr_time.c_str());

   //日志右边部分的实现
   char logRight[1024]; 
   va_list p;//p可以看作是1字节的指针
   va_start(p,format);//将p指向最开始
   vsnprintf(logRight,sizeof(logRight),format,p);
   va_end(p);//将指针置空
   
   //打印日志 
   printf("%s%s\n",logLeft,logRight);

   //保存到文件中
   FILE*fp=fopen( filename.c_str(),"a");//以追加的方式 将filename文件打开
   //fopen打开失败 返回空指针
   if(fp==nullptr)
   {
      return;
   }
   fprintf(fp,"%s%s\n",logLeft,logRight);//将对应的信息格式化到流中
   fflush(fp);//刷新缓冲区
   fclose(fp);
}

Main.cc(回调函数调用)

#include<vector>
#include<memory>
#include"HttpServer.hpp"
#include"Util.hpp"

using namespace std;
const std::string SEP="\r\n";

const std::string defaultHomePage ="index.html";//默认首页
const std::string webRoot="./wwwroot";//web根目录

class HttpRequest
{
public:
     HttpRequest()
     :path_(webRoot)
     {}

    ~HttpRequest()
     {}

     void Print()
     {
       logMessage(Debug,"method:%s,url:%s,version:%s",method_.c_str(),url_.c_str(),httpVersion_.c_str());
       /*for(const auto&line:body_)
       {
         logMessage(Debug,"-%s",line.c_str());
       }
       */
       logMessage(Debug,"path:%s",path_.c_str());
        logMessage(Debug,"suffix:%s",suffix_.c_str());
     }
public:
    std::string method_;//请求方法
    std::string url_;   //URL
    std::string httpVersion_;//请求版本
    std::vector<std::string> body_;//请求报头

    std::string path_; //想要访问的资源

    std::string suffix_;//后缀 用于判断访问是什么资源
};

//反序列化 将字符串转化为 HttpRequest结构体
HttpRequest Deserialize(std::string &message)
{
   HttpRequest req;
   std::string line=Util::ReadOneLine(message,SEP);//在message中根据分隔符读走状态行

   //将请求行分为 请求方法 URL 协议版本
   Util::ParseRequestLine(line,&req.method_,&req.url_,&req.httpVersion_);//解析请求行

   logMessage(Info,"method:%s,url:%s,version:%s",req.method_.c_str(),req.url_.c_str(),req.httpVersion_.c_str());

   //将状态行处理后，剩余请求报头，每一次取一行 将其放入body中
   while(!message.empty())
   {
      line=Util::ReadOneLine(message,SEP);
      req.body_.push_back(line);
   }

   req.path_ += req.url_;   //path_在构造时，已经默认为web根目录了，所以只需加上资源即可

   //只有一个'/'，需加上默认首页
   if(req.path_[req.path_.size()-1]=='/')
   {
      req.path_+= defaultHomePage;
   }

   auto pos=req.path_.rfind(".");
   if( pos==std::string::npos)//没找到
   { 
      req.suffix_=".html";//默认为html
   }
   else 
   {
      req.suffix_=req.path_.substr(pos);
   }
   return req;
}


std::string GetContentType(std::string &suffix)//判断是哪一种资源的后缀
{
    std::string content_type =" Content-Type: ";
    if(suffix==".html"|| suffix==".htm")
    {
      content_type+="text/html";
    }
    else if(suffix==".css ")
    {
      content_type+="text/css";
    }
    else if(suffix==".js")
    {
      content_type+="application/x-javascript";
    }
    else if(suffix==".png")
    {
       content_type+="image/png";
    }
    else if(suffix==".jpg")
    {
       content_type+="image/jpeg";
    }
    else 
    {}
    return content_type+SEP;
}
std::string HandlerHttp( std::string &message)//回调函数的实现
{
   //1.读取请求
    //request 一定是一个完整的http请求报文
    //给别人返回的 http response
    cout<<"---------------------------"<<endl;
    
    //2.反序列化和分析请求
      HttpRequest req =  Deserialize(message);
      req.Print();
    

    //3.使用请求
    std::string body;//有效载荷

    Util::ReadFile(req.path_,&body);//将path路径中的内容交给body字符串中

    //做一次响应 
    //状态行 : 协议版本 状态码 状态码描述
    //200表示请求是正确的
    std::string response="HTTP/1.0 200 OK"+SEP;//状态码

    //Content-Length获取有效载荷长度
    response+="Content-Length: "+std::to_string(body.size())+SEP;//响应报头
    response+=GetContentType(req.suffix_);

    response += SEP;  //分隔符
    response += body; //有效载荷   
    return response;
}
 int main(int argc,char* argv[])
 {  
   if(argc!=2)
   {
      exit(USAGE_ERR);
   }
  uint16_t port=atoi(argv[1]);
  std::unique_ptr<HttpServer> tsvr(new HttpServer(HandlerHttp,port));
  tsvr->InitServer();
  tsvr->Start();
    return 0; 
 }

makefile

	httserver:Main.cc
	g++ -o $@ $^ -std=c++11 -lpthread
.PHONY:clean
clean:
	rm -f httserver

Sock.hpp(TCP套接字)

#include<iostream>
#include<cstring>
#include<cstdlib>
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<sys/socket.h>
#include<unistd.h>
#include"Log.hpp"
#include"Err.hpp"

static const int  gbacklog=32;
static const int defaultfd=-1;
class Sock
{
 public:
 Sock() //构造
 :_sock(defaultfd)
 {
 }

 void  Socket()//创建套接字
 {
  _sock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
  if(_sock<0)//套接字创建失败
  {
    logMessage( Tatal,"socket error,code:%s,errstring:%s",errno,strerror(errno));
    exit(SOCKET_ERR);
  }
 }

  void Bind(uint16_t port)//绑定
  {
   struct sockaddr_in local;
   memset(&local,0,sizeof(local));//清空
   local.sin_family=AF_INET;//16位地址类型
   local.sin_port= htons(port); //端口号
   local.sin_addr.s_addr= INADDR_ANY;//IP地址
   
   //若小于0，则绑定失败
   if(bind(_sock,(struct sockaddr*)&local,sizeof(local))<0)
   {
      logMessage( Tatal,"bind error,code:%s,errstring:%s",errno,strerror(errno));
      exit(BIND_ERR);
   }
  }
   
   void Listen()//将套接字设置为监听状态
   {
      //小于0则监听失败
      if(listen(_sock,gbacklog)<0)
      {
        logMessage( Tatal,"listen error,code:%s,errstring:%s",errno,strerror(errno));
        exit(LISTEN_ERR);
      }
   }

   int Accept(std::string *clientip,uint16_t * clientport)//获取连接
   {
        struct sockaddr_in temp;
        socklen_t len=sizeof(temp);
        int sock=accept(_sock,(struct sockaddr*)&temp,&len);

        if(sock<0)
        {
             logMessage(Warning,"accept error,code:%s,errstring:%s",errno,strerror(errno));
        }
        else 
        {
            //inet_ntoa 4字节风格IP转化为字符串风格IP
            *clientip = inet_ntoa(temp.sin_addr) ; //客户端IP地址
            //ntohs 网络序列转主机序列
            *clientport= ntohs(temp.sin_port);//客户端的端口号
            

        }
        return sock;//返回新获取的套接字
   }

   int Connect(const std::string&serverip,const uint16_t &serverport )//发起链接
   {
      struct sockaddr_in server;
      memset(&server,0,sizeof(server));//清空
      server.sin_family=AF_INET;//16位地址类型
      server.sin_port=htons(serverport);//端口号
      //inet_addr  字符串风格IP转化为4字节风格IP
      server.sin_addr.s_addr=inet_addr(serverip.c_str());//IP地址
      //成功返回0，失败返回-1
      return  connect(_sock, (struct sockaddr*)&server,sizeof(server));
    
    }

    int Fd()
    {
      return _sock;
    }
    void Close()
    {
      if(_sock!=defaultfd)
     {
       close(_sock);
     }

    }
    
 ~Sock()//析构
 {
    
 }
 private:
 int _sock;

};

Until.hpp

#pragma once
#include<iostream>
#include<string>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<unistd.h>
#include<fcntl.h>
#include<sstream>
#include"Log.hpp"

class Util
{
 
public:


 static bool  ReadFile(const std::string &path,std::string *fileContent  )//读取整个文件内容
 {
    //1.获取文件本身的大小
     struct stat st;//定义一个struct stat 类型的结构体
     int n=stat(path.c_str(),&st);
     if(n<0)//读取失败
     {
        return false;
     }
      int size = st.st_size;


     //2.调整string的空间
     fileContent->resize(size); 

     //3.读取
     int fd=open(path.c_str(),O_RDONLY);
     if(fd<0)//读取失败
     {
         return false;
     }
     read(fd,(char*)fileContent->c_str(),size);//从文件fd中读取，放到fileContent
      close(fd);
      logMessage( Info,"read file %s done ",path.c_str());
      return true;
 }

//在message中根据分隔符取出状态行
 static std::string ReadOneLine( std:: string &message,const std::string &sep)
 {
     auto pos=message.find(sep);//查找sep分隔符,找到则返回pos位置的下标
     while(pos==std::string::npos)//没找到
     {
        return "";
     }
     std::string s=message.substr(0,pos);//取[0,pos]区间作为子串
     message.erase(0,pos+sep.size());////从下标为0处开始 删除pos+sep.size()个字符
     return s;
 }

   //将请求行分=解析为 请求方法 URL 协议版本
   static bool ParseRequestLine(const std::string &line,std::string * method,std::string *url,std::string *httpVersion)
   {
      //以空格为单位，对内容做提取
         std::stringstream ss(line);

         ss >> *method >> *url >> *httpVersion;
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   }
 
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原始发表：2023-11-27，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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