Протокол HTTP
В середине 90-х годов очень популярной стала WWW (World Wide Web) — «Всемирная паутина». Это набор протоколов и программ для Интернета, представляющих информацию в гипертекстовом формате. Знаменитый браузер Mosaic, созданный в Национальном центре по применению супер-ЭВМ (National Center for Supercomputer Applications, NCSA), был первым графическим Web-браузером и способствовал популяризации WWW. Web разработана в 1989 году в Европейской лаборатории физики частиц (European Laboratory for Particle Physics, CERN) Тимоти Бернерсом-Ли (Timothy Berners-Lee). В настоящее время всеми стандартами, имеющими отношение к Web, ведает Консорциум World Wide Web (W3C).
Гипертекст применяется для создания документов, взаимосвязанных ссылками, — с ними легко управляться даже новичкам. В протоколах для Web в одних из первых в Интернете стали использовать гипертекст. Для упрощения и повышения эффективности работы с большими объемами непоследовательной информации. Теперь пользователю не обязательно заучивать команды базового протокола FTP, а для получения информации из Интернета не надо быть асом-программистом — достаточно просто щелкнуть ссылку на странице.
Для упаковки и передачи данных в Web применяются протоколы MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions) и TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol), а также и другие, например FTP и Telnet. Специально для Web разработаны указатели URL (Uniform Resource Locator), протокол HTTP (Hypertext transfer Protocol), язык HTML (Hyper-text Markup Language) и интерфейс CGI (Common Gateway Interface).
Унифицированные указатели ресурсов (URL)
Указатель URL (Uniform Resource Locator) — это адрес сетевого ресурса. Он похож на имя файла, но дополнительно содержит имя сервера и информацию о сетевом протоколе, используемом данным ресурсом. В некоторых случаях URL включает сведения об имени пользователя, а также специальные аргументы и параметры протокола.
На Web-страницах URL используются для ссылок на другие страницы. В виде URL можно описать многие распространенные сетевые команды, указатели на файлы (доступные через FTP) и на сообщения из групп новостей Usenet (всемирной сети UNIX-систем, функционирующей как электронная доска объявлений для групп пользователей) и т.д.
Все это было доступно и раньше, но появление URL значительно упростило программы, представляющие ценную информацию в гипертекстовой среде. Действительно до эры URL процесс передачи всей информации о сервере, файле, протоколе, пользователе и аргументах был достаточно неудобен, особенно для новичков. С появлением URL значительно упростился весь механизм.
Указатель URL состоит из следующих частей:
<схема>:<специальное_имя>
где <схема> — это название схемы (используемый протокол, например http, ftp и т. д.), а <специальное_имя> — имя в формате, зависящем от используемой схемы.
Многие URL имеют следующий формат:
<протокол>://<пользователь>:<пароль>@<хост>:<порт>/<путь>
где
<пользователь> — это имя пользователя, если оно необходимо (например, для FTP с не анонимной регистрацией);
<пароль> — пароль этого имени пользователя;
<хост> — доменное имя хоста, например “fictionalcorp.com“, или его IP-адрес в числовом формате вида х.х.х.х:
<nopm> — номер IP-порта для соединения (если он не указан, используется стандартное значение для данного протокола);
<путь> — связанные с URL данные, часто это указание подкаталога и имени файла.
Для Web-страницы URL выглядит, например, так:
http: //www.fictionalcorp.com/corpinfo/sales.html
Фрагмент http указывает, что URL использует протокол HTTP;
www.fictionalcorp.com — имя сервера, к которому желает подключиться пользователь;
/corpinfo/sales.html — подкаталог и имя HTML-файла, хранящего Web-страницу.
Ниже перечислены некоторые популярные схемы:
http Протокол HTTP
https Протокол HTTP, зашифрованный с помощью SSL (Secure Socket Layer)
mailto Адрес электронной почты
ftp Протокол FTP
news Новости Usenet
file Имена файлов определенного хоста
telnet Интерактивный сеанс Telnet
Более короткий URL — http://www.fictionalcorp.com — указывает на "основную страницу» этого сервера. Если явно не задано имя файла, то HTTP-серверы используют значение по умолчанию (часто это default.html или index.html). Приведенный URL можно преобразовать к более явному виду: http://www.fictiorialcorp.com/default.html.
Для протокола FTP применяется сходный синтаксис. Обращение к файлу bar.txt подкаталога /foo FТР-сервера ftp.fictionalcorp.com на языке URL выглядит следующим образом:
ftp://ftp.fictionalcorp.com/foo/bar.txt
Из-за огромной популярности World Wide Web в Интернете многие браузеры предполагают наличие префикса «http://» в URL, не содержащем явного указания протокола. Обычно имена доменов в явном виде содержат информацию о протоколе. Например, FТР-сервер компании называется ftp.fictionalcorp.com, а ее HTTP-сервер— www.fictionalcorp.com. Однако с появлением URL компания вправе использовать одно и то же имя fictionalcorp.com для обоих серверов. Тогда при использовании их ресурсов необходимо явно задавать соответствующий протокол, например ftp://fictionalcorp.com/public/foo.txt или http://fictionalcorp.com/
Частичный или относительный URL — тот, в котором не указан протокол, хост, порт или путь, а лишь относительное имя ресурса. Например, если Web-страница http://www.fictionalcorp.com/piiblic/foo/bar.html ссылается на bletch.html, это не что иное, как относительная форма от http://www.fictionalcorp. com/public/foo/bletch.html.
Как уже говорилось ранее, синтаксис URL меняется в зависимости от URL-схемы. Например, в протоколе HTTP символ «#» после имени HTML-файла обозначает точку привязки (закладку). Так, http://www.fic-tionafcorp.com/foo.html#disclaimer указывает на фрагмент disclaimer документа foo.html.
Вместо подкаталога и имени файла URL может содержать другую информацию о ресурсе. Так выгладит URL для протокола NNTP:
nntp://<хост>:<порт>/<группа_новостей>/<статья>
где <группа_новостей> — имя группы новостей, а <статья> — номер статьи.
Вообще говоря, в URL следует использовать только алфавитно-цифровые символы, так как большинство специальных символов зарезервированы или их прямое использование небезопасно. К первым относятся: «;», «/», «?», «:», «@», «=», «&». Ненадежные символы - «<», «>», «»»,«#», «%», «{», «}», «|», «\», « », «-», «[», «]», «'».
Если имя ресурса содержит зарезервированный символ или символ, не принадлежащий US-ASCII, то перед использованием в URL имя надо закодировать. При кодировании символ заменяется тремя новыми - знаком процента (%) и двумя шестнадцатеричными цифрами, представляющими код заменяемого символа.
Предпосылки
Протокол HTTP — основной и достаточно простой способ передачи данных между Web-сервером и клиентом. До появления Web и HTTP для передачи файлов в Интернете в качестве протокола ввода/вывода чаще всего применяли FTP.
HTTP — это компактный, быстрый протокол ввода/вывода, работающий с URL и предназначенный для сред гипертекст/гипермедиа. В отличие от FTP, это протокол без состояний и имеет лишь несколько команд (методов). Благодаря использованию MIME, HTTP приспосабливается ко многим форматам данных и различным задачам ввода/вывода.
HTTP — клиент-серверный протокол, реализующий модель запрос/ответ. HTTP-клиент, или пользовательский агент (обычно это Web-браузер), подключается к HTTP-серверу с помощью URL и запрашивает ресурс, например HTML-документ.
Для инкапсуляции данных в этой модели применяются расширения MIME. Структура данных, пересылаемых между клиентом и сервером, напоминает электронную почту. Она состоит из тела сообщения и метаданных (заголовков сообщений). Протокол HTTP передает информацию в формате MIME. Метаданные содержат информацию, необходимую для передачи данных между HTTP-сервером и клиентом. Однако HTTP допускает двоичный формат, чего обычный MIME (из-за 7-битных ограничений почтовых шлюзов) не позволяет.
В сеансе связи, как правило, участвуют HTTP-клиенты (Web-браузеры) и HTTP-серверы (Web-серверы) и реже — прокси-серверы. Последние уступают в качестве сервера по отношению к клиенту и в качестве клиента по отношению к другому серверу, передавая исходный запрос клиента через шлюз (например, межсетевой экран между интрасетью компании и Интернетом).
Традиционно HTTP-клиенты и серверы общаются через 80-й порт TCP/IP, по умолчанию зарезервированный для HTTP. Однако могут использоваться и другие порты, явно указанные в URL. В дополнение замечу, что HTTP не предполагает применение именно TCP/IP и отлично функционирует с другими протоколами гарантированной доставки.
Web-браузер часто обрабатывает Web-страницы, состоящие из многих объектов, например, самого HTML-документа и нескольких изображений (GIF, JPEG, PNG и др.). Большинство HTTP-клиентов для чтения начального HTML-документа создают только один поток (с одним подключением к серверу), а затем еще несколько потоков (каждый с отдельным подключением к серверу) для получения остальных необходимых файлов. Соединение устанавливается по запросу клиента и разрывается после ответа сервера.
Принципы работы http
Все HTTP-транзакции имеют один общий формат. Каждый запрос клиента и ответ сервера состоит из трех частей: строки запроса (ответа), раздела заголовка и тела. Клиент инициирует транзакцию следующим образом:
1. Клиент устанавливает связь с сервером по назначенному номеру порта (по умолчанию - 80). Затем клиент посылает запрос документа, указав HTTP-команду, называемую методом, адрес документа и номер версии HTTP. Например, в запросе
GET /index.html HTTP/1.0
используется метод GET, которым с помощью версии 1.0 HTTP запрашивается документ index.html. Методы HTTP более подробно рассматриваются ниже.
2. Клиент посылает информацию заголовка (необязательную), чтобы сообщить серверу информацию о своей конфигурации и данные о форматах документов, которые он может принимать. Вся информация заголовка указывается построчно, при этом в каждой строке приводится имя и значение. Например, приведенный ниже заголовок, посланный клиентом, содержит его имя и номер версии, а также информацию о некоторых предпочтительных для клиента типах документов:
User-Agent: Mozilla/4.05 (WinNT; 1)
Accept: image/gif, image/x-xbitmap, image/jpeg, image/pjpeg, */*
Завершается заголовок пустой строкой.
3. Послав запрос и заголовки, клиент может отправить и дополнительные данные. Эти данные используются главным образом теми CGI-программами, которые применяют метод POST. Клиенты (например, Netscape Navigator-Gold), также могут использовать их для помещения отредактированной страницы обратно на Web-сервер.
Сервер отвечает на запрос клиента следующим образом:
1. Первая часть ответа сервера - строка состояния, содержащая три поля: версию HTTP, код состояния и его описание. Поле версии содержит номер версии HTTP, которой данный сервер пользуется для передачи ответа.
Код состояния - это трехразрядное число, обозначающее результат обработки сервером запроса клиента. Описание, следующее за кодом состояния, представляет собой просто понятный для человека текст, поясняющий код состояния. Например, строка состояния
НТТР/1.0 200 OK
говорит о том, что сервер для ответа использует версию HTTP 1.0. Код состояния 200 означает, что запрос клиента был успешным, и затребованные данные будут переданы после заголовков.
2. После строки состояния сервер передает клиенту информацию заголовка, содержащую данные о самом сервере и затребованном документе. Ниже приведен пример заголовка:
Date: Fri, 10 Jan 1998 08:17:58 GMT
Server: Apache/1.2.6
Last-modified: Mon, 12 Jun 1997 21:53:08 GMT
Content-type: text/html
Content-length: 2482
Завершает заголовок пустая строка.
3. Если запрос клиента успешен, то посылаются затребованные данные. Это может быть копия файла или результат выполнения CGI-программы. Если запрос клиента удовлетворить нельзя, передаются дополнительные данные в виде понятного для пользователя разъяснения причин, по которым сервер не смог выполнить данный запрос.
В HTTP 1.0 за передачей сервером затребованных данных следует разъединение с клиентом, и транзакция считается завершенной, если не передан заголовок Connection: Keep Alive. В HTTP 1.1 сервер по умолчанию не разрывает соединение, и клиент может посылать другие запросы. Поскольку во многие документы встроены другие документы - изображения, кадры, апплеты и т.д., это позволяет сэкономить время и затраты клиента, которому в противном случае пришлось бы для получения всего одной страницы многократно соединяться с одним и тем же сервером. Таким образом, в HTTP 1.1 транзакция может циклически повторяться, пока клиент или сервер не закроет соединение явно.
HTTP не сохраняет информацию по транзакциям, поэтому в следующей транзакции приходится начинать все заново. Преимущество такого правила организации взаимодействия состоит в том, что HTTP сервер может обслужить в заданный промежуток времени гораздо больше клиентов, ибо устраняются дополнительные расходы на отслеживание сеансов от одного соединения к другому. Есть и недостаток: для сохранения информации по транзакциям более сложные CGI-программы должны пользоваться скрытыми полями ввода или внешними средствами, например "ключиками" (cookies) Netscape.