前端必須懂的計算機網路知識—(HTTP)

夢想攻城獅發表於2018-09-25

前端計算機網路HTTP

計算機網路在IT行業的重要性

IT即網際網路技術，從事的工作和網路有很大的關係，前端要負責和後臺(伺服器)進行互動，其必然得經過網路，所以懂點網路知識有很大的幫助。

前端必須懂的計算機網路知識系列文章：

網路模型資料處理過程

報文

請求報文的組成：

請求行
- 方法：
  - GET 獲取資源
  - POST 向伺服器端傳送資料，傳輸實體主體
  - PUT 傳輸檔案
  - HEAD 獲取報文首部
  - DELETE 刪除檔案
  - OPTIONS 詢問支援的方法
  - TRACE 追蹤路徑
  - trace
- 協議/版本號
- URL（username:password@www.baidu.com:80/a.html?limi…
  1. 協議（HTTP）
  2. 登入資訊（username:password）
  3. 主機名（www.baidu.com）
  4. 埠號（80）
  5. 路徑（/a.html）
  6. 查詢引數（limit=1）
  7. hahs值（hash，伺服器收不到hash值，一般為前端的路由跳轉）
請求頭
- 通用首部(General Header)
- 請求首部(Request Header)
- 實體首部(Entity Header Fields)
請求體

響應報文的組成：

響應行
- 協議/版本號
- 狀態碼：
  - 1XX Informational(資訊性狀態碼)
  - 2XX Success(成功狀態碼)
    1. 200(OK 客戶端發過來的資料被正常處理
    2. 204(Not Content 正常響應，沒有實體
    3. 206(Partial Content範圍請求，返回部分資料，響應報文中由content-Range指定實體內容)
  - 3XX Redirection(重定向)
    1. 301(Moved Permanently) 永久重定向
    2. 302(Found)臨時重定向，規範要求，方法名不變，但是都會改變
    3. 303(See Other) 和302類似，但必須用GET方法
    4. 304(Not Modified)狀態未改變，配合(If-Match、If-Modified-Since、If-None_Match、If-Range、If-Unmodified-Since)
    5. 307(Temporary Redirect) 臨時重定向，不該改變請求方法
  - 4XX Client Error(客戶端錯誤狀態碼)
    1. 400(Bad Request) 請求報文語法錯誤
    2. 401 (unauthorized) 需要認證
    3. 403(Forbidden) 伺服器拒絕訪問對應的資源
    4. 404(Not Found) 伺服器上無法找到資源
  - 5XX Server Error(伺服器錯誤狀態嗎)
    1. 500(Internal Server Error)伺服器故障
    2. 503(Service Unavailable)伺服器處於超負載或正在停機維護
- 狀態碼原因短語
響應頭
- 通用首部(General Header)
- 響應首部(Response Header)
- 實體首部(Entity Header Fields)
響應體

報文首部

通用首部（通訊管理）

- Cache-Control	         控制快取行為
- Connection	         連結的管理
- Date	                 報文日期
- Pragma	         報文指令
- Trailer	         報文尾部的首部
- Trasfer-Encoding	 指定報文主體的傳輸編碼方式
- Upgrade	         升級為其他協議
- Via	                 代理伺服器資訊
- Warning	         錯誤通知
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請求首部（請求資源的範圍、限制和處理）

- Accept	        使用者代理可處理的媒體型別
- Accept-Charset	優先的字符集
- Accept-Encoding	優先的編碼
- Accept-Langulage	優先的語言
- Authorization	Web     認證資訊
- Expect	        期待伺服器的特定行為
- From	                使用者的電子郵箱地址
- Host	                請求資源所在的伺服器
- If-Match	        比較實體標記
- If-Modified-Since	比較資源的更新時間，用於快取
- If-None-Match	        比較實體標記
- If-Range	        資源未更新時傳送實體Byte的範圍請求
- If-Unmodified-Since	比較資源的更新時間(和If-Modified-Since相反)
- Max-Forwards	        最大傳輸跳數
- Proxy-Authorization	代理伺服器需要客戶端認證
- Range	                實體位元組範圍請求
- Referer	        請求中的URI的原始獲取方
- TE	                傳輸編碼的優先順序
- User-Agent	HTTP    客戶端程式的信
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node分析請求報文

const http = require('http');
http.createServer(function (req,res) {
    console.log(req.httpVersion)//列印請求行的協議版本號
    console.log(req.url);//列印請求行的資源路徑
    console.log(req.method)//列印請求行方法
    console.log(req.headers);//列印求頭
    //列印請求體，如果沒有請求體不會觸發data事件，一般用於POST、PUT等
    req.on('data',function (data) {
        console.log(data)
    });
    req.on('end',function (data) {//每次一定會觸發'end'
        console.log(data);
    })
}).listen(3000);
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響應首部（響應的資源資訊）

- Accept-Ranges	        是否接受位元組範圍，用於206範圍請求
- Age	                資源的建立時間
- ETag	                資源的匹配資訊
- Location	        客戶端重定向至指定的URI
- Proxy-Authenticate	代理伺服器對客戶端的認證資訊
- Retry-After	        再次傳送請求的時機
- Server	        伺服器的資訊
- Vary	                代理伺服器快取的管理資訊
- www-Authenticate	伺服器對客戶端的認證
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實體首部欄位（主體內容資訊）

- Allow	                資源可支援的HTTP方法
- Content-Encoding	實體的編碼方式
- Content-Language	實體的自然語言
- Content-Length	實體的內容大小(位元組為單位)
- Content-Location	替代對應資源的URI
- Content-MD5	        實體的報文摘要
- Content-Range	        實體的位置範圍
- Content-Type	        實體主體的媒體型別
- Expires	        實體過期時間,用於快取
- Last-Modified	        資源的最後修改時間，用於快取
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報文首部的應用：

範圍請求，範圍請求在傳送大的媒體檔案，或者與檔案下載的斷點續傳功能搭配使用時非常有用：

//客戶端請求：curl -v --header 'Range:bytes=0-3' localhost:4000
//download.txt => 1234567890\r\n1234567890\r\n1234567890\r\n

const http = require('http');
const fs  = require('fs');
const size =  fs.statSync('./download.txt').size;

http.createServer(function (req,res) {
    let head = req.headers['range'];
    if(head){
        let [,start,end] = head.match(/(\d*)-(\d*)/);
        start = start?Number(start):0;
        end = end ? Number(end) : size-1;
        console.log(start,end)
        res.statusCode = 206;//狀態碼為206
        res.setHeader('Accept-Ranges','bytes'); //伺服器表明這是一個範圍請求，範圍請求的單位為位元組 
        res.setHeader('Content-Length',end-start+1);//響應體的位元組
        res.setHeader('Content-Range', `bytes ${start}-${end}/${size}`)//響應體在響應報文中的位置
        fs.createReadStream('./download.txt',{start,end}).pipe(res);
    }else{
        fs.createReadStream('./download.txt').pipe(res);
    }
}).listen(4000);
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圖片防盜

// Referer表示這個資源被哪個網站引用了
// 如果當前請求的referer和當前伺服器的域名不一樣表示圖片被盜了

const http = require('http');
const url = require('url');
const path = require('path');
const fs = require('fs');
const {promisify} = require('util');
const stat = promisify(fs.stat);
let whiteList = ['localhost']
http.createServer(async function (req, res) {
  let { pathname } = url.parse(req.url);
  let realPath = path.join(__dirname, 'static', pathname);
  let s = await stat(realPath);
  if(s.isDirectory()){
    fs.createReadStream(path.join(realPath, '/index.html')).pipe(res);
  }else{
    let refer = req.headers['referer'] || req.headers['referred'];
    if (refer){ // 當前引用的資源有沒有refer
      let host = req.headers.host.split(':')[0];
      let r = url.parse(req.headers['referer']).hostname;
      if (whiteList.includes(r) || r === host ){ //當前的請求網頁host和主機名refer相同說明有訪問許可權
        fs.createReadStream(realPath).pipe(res);
      }else{ // 沒有許可權就返回裂圖
        fs.createReadStream(path.join(__dirname,'static/1.jpg')).pipe(res);
      }
    }else{
      fs.createReadStream(realPath).pipe(res);
    }
  }
}).listen(5000);
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多語言提示資訊

//客戶端請求頭：Accept-Language: en,zh;q=0.8,ja;q=0.9  
const messages = {
  en: 'hello world',
  ja: 'こんにちは、世界',
  zh: '你好世界',
}
let defaultEncoding = 'zh'
const http = require('http');
let server = http.createServer(function (req,res) {
  let lan = req.headers['accept-language'];
  if (lan){
    //en,zh;q=0.8,ja;q=0.9  => [en, zh;q=0.8 ,ja;q=0.9]
    //並且按照權重排序
    let lans = lan.split(',').map(l=>{
      let q = l.split(';')[1] ? Number(l.split(';')[1].split('=')[1]):1;
      return {
        name: l.split(';')[0],q
      }
    }).sort((a,b)=>b.q-a.q);
    let l = null
    for (let key in lans){ 
      if (messages[lans[key].name]){
        l = messages[lans[key].name];
        break;
      }  
    }
    console.log(l);
    if(l){
      res.setHeader('Content-Type', 'text/html;charset=utf8;')
      res.end(l);
    }else{
      res.setHeader('Content-Type', 'text/html;charset=utf8;')
      res.end(messages[defaultEncoding]);
    }
  }else{
    res.setHeader('Content-Type','text/html;charset=utf8;')
    res.end(messages[defaultEncoding])
  }

}).listen(5000);
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快取304

強制快取，強制快取就是伺服器和和客戶端說，多久之內不要再發請求，直接找快取
協商（對比）快取，每次發請求，但是伺服器可以對比一下請求的內容，如果有快取直接返回304，否則返回新的內容

強制快取+最後修改時間對比快取：

強制快取cache-control: no - cache、Expires(瀏覽器處理欄位)
時間對比快取Last-Modified(伺服器傳送給瀏覽器) + if-modifed-since(伺服器從瀏覽器獲取)

const http = require('http');
const path = require('path');
const fs = require('fs');
const url = require('url');
const {promisify} = require('util');
const mime = require('mime');
const stat = promisify(fs.stat);
const static = path.join(__dirname,'static')
http.createServer(async function (req,res) {
  let {pathname} = url.parse(req.url,true);
  if(pathname === '/favicon.ico') return res.end();
  let realPath = path.join(static,pathname);
  let statObj = await stat(realPath);//請求的資源資訊
  
  //強制請求
  res.setHeader('Cache-Control','no-cache'); // 10s內不會再次發起請求
  let time = req.headers['if-modified-since'];// 瀏覽器再次到來時 會帶上一個頭 if-modified-since的欄位
 
  if(statObj.isFile()){
    //對比快取，把當前檔案的最後修改時間傳送告訴給客戶端
    res.setHeader('Last-Modified', statObj.ctime.toGMTString()); 
    res.setHeader('Content-Type',mime.getType(realPath)+';chatset=utf8');
    if (time === statObj.ctime.toGMTString()) { // 如果相等那就走快取吧
      res.statusCode = 304;
      res.end();
    }else{
      fs.createReadStream(realPath).pipe(res);
    }
  }
}).listen(3000);
// 最後修改時間 一般會有些誤差 時間可能不會那麼精確（一秒內改了多次）
// CDN 分發的時間不同 可能也會導致快取失效
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強制快取+關鍵字對比快取：

強制快取cache-control: no - cache、Expires(瀏覽器處理欄位)
關鍵字對比快取：Etag(伺服器傳送給瀏覽器) + if-none-match(伺服器從瀏覽器獲取)

const http = require('http');
const path = require('path');
const fs = require('fs');
const url = require('url');
const {promisify} = require('util');
const mime = require('mime');
const stat = promisify(fs.stat);
const crypto = require('crypto');
cosnt static = path.join(__dirname,'static');
http.createServer(async function (req,res) {
  let {pathname} = url.parse(req.url,true);
  if(pathname === '/favicon.ico') return res.end();
  let realPath = path.join(static,pathname);
  let statObj = await stat(realPath);
  //強制快取
  res.setHeader('Cache-Control','no-cache'); // 10s內不會再次發起請求

  if(statObj.isFile()){
    //對比快取：Etag內容為請求資源經過MD5加密之後
    let rs = fs.createReadStream(realPath);
    let md5 = crypto.createHash('md5');
    rs.on('data',function (data) {
      md5.update(data);
    });
    rs.on('end',function () {
      let r = md5.digest('base64');
      res.setHeader('Etag',r );
      if (req.headers['if-none-match'] === r ){
        res.statusCode = 304;
        res.end();
      }else{
        res.setHeader('Content-Type', mime.getType(realPath) + ';chatset=utf8');
        fs.createReadStream(realPath).pipe(res);
      }
    })
  }
}).listen(3000);
// 如果檔案非常大，需要讀取檔案的內容比對，影響效能
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壓縮

//獲取瀏覽器支援的壓縮方式Accept-Encoding: gzip, deflate, br
//壓縮並且通知瀏覽器使用的壓縮方式Content-Encoding: gzip
const http = require('http');
const fs = require('fs');
const zlib  = require('zlib');
http.createServer(function (req,res) {
  let encoding = req.headers['accept-encoding'];
  if(encoding){
    if (encoding.match(/\bgzip\b/)){
      res.setHeader('Content-Encoding','gzip');
      fs.createReadStream('./static/index.html').pipe(zlib.createGzip()).pipe(res);
    } else if (encoding.match(/\bdeflate\b/)){
      res.setHeader('Content-Encoding', 'deflate');
      fs.createReadStream('./static/index.html').pipe(zlib.createDeflate()).pipe(res);
    }else{
      fs.createReadStream('./static/index.html').pipe(res);
    }
  }else{
    fs.createReadStream('./static/index.html').pipe(res);
  }
}).listen(3000);
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//
const http = require('http');
const server = http.createServer(function (req,res) {
  if(req.url === '/visit'){
    if(req.headers['cookie']){ 
      res.setHeader('Content-Type', 'text/html;charset=utf-8');
      let queryObj=require('querystring').parse(req.headers['cookie');
      queryObj.visit++;
      res.setHeader('Set-Cookie', `visit=${queryObj.visit}; httpOnly`);
      res.end('你是第' + queryObj.visit+ '次訪問')
    }else{
      res.setHeader('Content-Type','text/html;charset=utf8');
      res.setHeader('Set-Cookie','visit=1; httpOnly');
      res.end('你是第一次訪問')
    }
  }
}).listen(6000);

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session

const http = require('http');
const uuid = require('uuid/v4');
const SESSION_ID = 'connet.sid';  // 卡號:110 = {m:1000}
cosnt session = {}
// csrf 加驗證碼 refer 
let server = http.createServer(function (req, res) {
  if (req.url === '/go') {
    let cookies = require('querystring').parse(req.headers['cookie'],'; ','=');
    if (cookies[SESSION_ID] && session[cookies[SESSION_ID]]) {
      session[cookies[SESSION_ID]].m -= 200;
      res.setHeader('Content-Type', 'text/html;charset=utf8');
      res.end('你的卡有' + session[cookies[SESSION_ID]].m + '元');
    } else {
      let cardId = uuid();
      session[cardId] = { m: 1000 };
      res.setHeader('Set-Cookie', `${SESSION_ID}=${cardId}`);
      res.setHeader('Content-Type', 'text/html;charset=utf8');
      console.log(session)
      res.end('你的卡有' + session[cardId].m + '元');
    }
  }
}).listen(8888);
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代理

// www.self1.cn 代理  localhost:3001
// www.self2.cn 代理 localhost:3002
const map = {
  'www.self1.cn': 'http://localhost:3001',
  'www.self2.cn': 'http://localhost:3002',
}
const httpProxy = require('http-proxy');
const http = require('http');
const proxy = httpProxy.createProxyServer();

http.createServer(function (req, res) {
  let head = req.headers['host'];
  proxy.web(req, res, {
    target: map[head]
  });
}).listen(80);
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跨域cros

const http = require('http')

http.createServer(function (req, res) {
  res.header("Access-Control-Allow-Origin", "*");//允許的域名（ * 所有域） 
  res.header("Access-Control-Allow-Headers", "X-Requested-With");/伺服器支援的頭資訊
  res.header("Access-Control-Allow-Methods","PUT,POST,GET,DELETE,OPTIONS");//允許的方法
}).listen(9000, function () {
    console.log('server is runing at 9000')
})
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HTTP和TCP的前端應用

客戶端會自動發一個/favicon.icon給服務端，所以在資源目錄下會放置一個/favicon.icon的檔案
http能夠最多同時併發6個請求在同一個伺服器，所以我們要把資源分開放在不同的伺服器上
每次請求的資源不能過大也不能過小，因為請求的資源是分段傳送的，並且有一定的大小規定，所以過少造成浪費頻寬，過多會造成擁塞，所以才會有壓縮和資源合併(雪碧圖)
非同步載入的時候需要進行控制，避免頻繁煩的網路請求
前端資原始檔帶有hash值是為了避免強制快取的不良影響，同時也是為了版本控制

結語

IT即網際網路技術，從事的工作和網路有很大的關係，前端要負責和後臺(伺服器)進行互動，其必然得經過網路，所以懂點網路知識有很大的幫助。接下來會介紹：

HTTPS

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網路模型資料處理過程

報文

請求報文的組成：

響應報文的組成：

報文首部

通用首部（通訊管理）

請求首部（請求資源的範圍、限制和處理）

node分析請求報文

響應首部（響應的資源資訊）

實體首部欄位（主體內容資訊）

報文首部的應用：

HTTP和TCP的前端應用

結語

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