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应用层负责应用程序之间的数据沟通， 也是我们能直接接触的一层， 我们可以自己编写应用程序，并且定制相关的应用层协议
应用层协议主要分为两个大类，一个是像HTTP,FTP,DNS等知名协议，另一类是自定制协议。

自定制协议

协议，即是约定，是计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。
对于我们自己编写的应用程序，知名协议未必能够满足我们的需求，所以我们应该结合自己应用的特点，来定制一个更合适的协议。

如何自定制协议呢？简单来说，就是根据数据的格式和描述信息，来指定一个序列化（加密），反序列化（解析）的过程。

序列化：将多个数据对象按照指定的协议进行组织成为持久化存储/数据传输的二进制数据串
反序列化：将二进制数据串通过指定的协议进行解析得到各个的数据对象

源端通过自己定义的协议，将数据按照某种方法进行序列化成二进制数据串。对端接受数据时，只有按照这个协议反序列化才能解析出原来的数据。

常用的序列化方法：结构体二进制序列化，json序列化，protobuf序列化等

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虽然我们可以自己定义协议，但是计算机界有一句话，“不要重复造轮子”，已经有很多大佬制定了一些非常实用的协议供我们直接实用，例如HTTP,FTP等， 所以若非必要，可以直接使用这些协议。

这里就主要介绍HTTP协议。

HTTP协议

HTTP协议，即超文本传输协议，是用于从万维网服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议。下面就来介绍HTTP的组成与特性

HTTPS协议，现在几乎使用的都是HTTPS，HTTPS基于HTTP协议，通过SSL或TLS提供加密处理数据，其实就是披着SSL外壳的HTTP协议，其本质还是HTTP。

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URL

一提到HTTP协议，少不了的就是最重要的URL
URL：即统一资源定位符，用于在网络中定位某台主机上的某一个资源，也就是我们通常所说的网址。
那么是怎么通过URL来定位资源的呢？
URL由以下几部分组成
协议://用户名:密码@服务器ip地址:服务器端口/文件路径?查询字符串#片段标识符

协议：请求需要使用的协议，现在通常为http,https
用户名密码：认证用户的用户名密码，为了安全一般都不会显示。
服务器地址：这里通常都不会是ip地址，而是域名，通过域名解析服务器就能够得到服务器的ip地址。
服务器端口:http协议的端口默认是80，但也可以选择其他的，默认是不显示的。
文件路径：即请求的资源在服务器上的路径
查询字符串：客户端请求中的额外参数，由key=value的键值对组成，以&作为分隔符
片段标识符：html的标签id，可以直接跳转到页面的某个位置

更详细的可以参考这篇博客
快速搞懂URL的构成

这里就拿b站举例子

同时对于?,#,/,:等特殊字符，会通过urlencode的方式进行转义。转义的规则如下:
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

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HTTP协议的特点

1. HTTP是无连接：
无连接的含义是限制每次连接只处理一个请求。服务端处理客户端的请求，并收到客户的应答后，即断开连接。采用这种方式可以节省传输时间。

2. HTTP是灵活的：
只要客户端和服务器知道如何处理的数据内容，任何类型的数据都可以通过HTTP发送。通过头部中的Content-Type来标记正在传输的类型

3. HTTP是无状态的
无状态是指对于事务处理没有记忆能力，服务器不知道客户端是什么状态，即我们给服务器发送 HTTP 请求之后，服务器会根据请求给我们发送数据过来，但是发送完后不会记录任何信息。
无状态是一把双刃剑，如果后续处理需要前面的信息，则它必须重传，这样可能导致每次连接传送的数据量增大。而如果服务器不需要先前信息时，它的应答就较快。

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HTTP协议版本

HTTP协议有四个版本，分别是0.9、1.0、1.1、2.0。现在大部分用的都是1.1版本

0.9版本：这时的http协议没有标准格式，仅用于传输html（超文本标记语言）数据，而且只有get方法。并且连接方式为短连接
短连接：建立连接，发送一个请求，得到相应后关闭连接

1.0版本:1.0版本正式规定了HTTP协议格式，并且增加了多重请求方法，并且支持不同文件格式的数据流，同时部分应用商已经开始使用长连接（受限制的长连接）
长连接：一次连接可以发送多条请求

1.1版本：增加了更多的请求方法和头部描述信息，并支持了长连接和管线化传输。

管线化传输：可以连续发送多个请求，只需要按顺序响应就行，不需要响应后才发下一个请求。
但是还存在约束条件，响应的顺序必须与请求的顺序保持一致，通过队列实现，如果不一致则在队首阻塞。

2.0版本：采用二进制流传输，并且进行多路复用，允许服务端主动推送数据
多路复用：响应顺序可以与请求的顺序不一致，因为头部中标识了对应的请求信息。提高了信道的利用率

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HTTP协议格式

这里我用fiddler来抓取浏览器中http的数据进行分析

HTTP请求

HTTP响应

从上面抓取的数据分析，HTTP主要有以下四个部分组成，首行，头部，空行，正文， 并且请求和响应报文细节上都不同。
第一行为首行，紧接着是头部，之后通过一个空行间隔，接下来的则是正文
下面一一分析。

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首行

请求首行

[请求方法][URL][协议版本]\r\n
如：

请求方法

共有GET,、POST 、HEAD、OPTIONS、PUT、PATCH、DELETE、TRACE 、CONNECT 等方法。

各种请求的功能

GET：请求指定的页面信息，并返回实体主体。
HEAD：类似于 GET 请求，只不过返回的响应中没有具体的内容，用于获取报头
POST：向指定资源提交数据进行处理请求（例如提交表单或者上传文件）。数据被包含在请求体中。POST请求可能会导致新的资源的建立和/或已有资源的修改。
PUT：从客户端向服务器传送的数据取代指定的文档的内容。
DELETE：请求服务器删除指定的页面。
CONNEC：HTTP/1.1 协议中预留给能够将连接改为管道方式的代理服务器。
OPTIONS ：允许客户端查看服务器的性能。
TRACE： 回显服务器收到的请求，主要用于测试或诊断。
PATCH： 是对 PUT方法的补充，用来对已知资源进行局部更新 。

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响应首行

[协议版本][响应状态码][响应状态码描述]\r\n
如：

响应状态码

响应状态码：表示对于本次请求，服务端做出的响应结果。
例如我们常见的404

1**：信息，服务器收到请求，需要请求者继续执行操作
2**：成功，操作被成功接收并处理 。常见：200
3**：重定向，需要进一步的操作以完成请求。常见：301（永久重定向）、302（临时重定向）
4**：客户端错误，请求包含语法错误或无法完成请求 。常见：400（请求错误）、404（资源不存在）
5**：服务器错误，服务器在处理请求的过程中发生了错误。常见：500（服务器内部错误）、502（代理请求失败/无效响应）、504（代理请求超时）

状态码描述：对状态码的描述信息，可自定义。

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头部

请求头部：描述本次请求的关键字段信息，由key:value形式的键值对组成，并且每个键值对以\r\n作为结尾
如：

响应头部：描述本次响应的关键字段信息，由key:value形式的键值对组成，并且每个键值对以\r\n作为结尾
如：

HTTP常用的Header

Content-Type: 数据类型;
Content-Length: 正文的长度 ;
Transfer-Encoding:实体正文的传输方式;
Expires:缓存过期时间;
Referer: 当前页面是从哪个页面跳转过来的;
Location: 3xx重定向的新地址;
Host: 客户端告知服务器,所请求的资源是在哪个主机的哪个端口上;
User-Agent: 声明用户的操作系统和浏览器版本信息;
Set-Cookie：客户端通过Set-cookie向客户端传递的信息，会被保存在客户端浏览器的cookie文件中;
Cookie: 客户端上保存的数据，客户端每次通信时从cookie文件中读取数据，并通过cookie字段向服务端传递信息（用于维持客户端状态信息）
Session:服务端为客户端创建的会话，会话信息中描述了客户端的身份认证信息和状态信息，保存在服务端，可以通过cookie将session id返回给客户端，客户端每次通信都会通过cookie传输带有自己session的id。

Cookie与Session

因为HTTP是无状态的，但在实际情况中，我们还是需要保持状态的
那么如何让HTTP来保持状态呢，答案就是借助Cookie和Session。
举个例子，正好明天就是618,618作为一个大型的购物节，在一天的不同时间段，不同店铺中，会有着许多不同的活动，为了达到最大折扣，我们通常会在一天内多次进入如淘宝、京东等购物网站进行购物，但是因为HTTP是无状态的，所以它并不会记录我们的任何信息，所以我们在每次访问时都需要重新登陆来确认用户的身份，这是一种很麻烦的事情。所以大佬们为HTTP加入了Cookie来帮助其维持状态，在每次通信后，会将服务端的一些临时验证信息保存在客户端的cookie文件中。这样下次通信时，就可以通过读取cookie中保存的验证信息，将其传递给服务端，来维持客户端的状态，这样就可以避免多次登录。

但是Cookie的使用不够安全，因为Cookie保存在客户端(浏览器）。而如果将这些重要的信息保存在本地，则很容易就会被脚本、爬虫等截取，造成不必要的损失，所以Cookie需要搭配Session使用。

Session其实就是服务端为客户端创建的会话，其中描述了客户端的身份认证信息和状态信息，并且将其保存在服务端。服务端每次通信结束后都会将Session id（本次会话的ID）保存在客户端的Cookie中，客户端在下次通信时通过Cookie将保存的Session id传递给服务端，这样服务端就可以通过对应的Session id来查找到客户端的身份认证信息和状态信息，来为客户端维持状态，这样就可以避免重复登录。并且因为Cookie和Session分别保存在客户端和服务端，保证了一定的安全性。

Cookie与session的区别是什么？
Cookie保存在客户端上，是一些临时存储的数据，用于持续与服务端进行信息传递的一种手段。

Session保存在服务端上，是一种会话的控制，会话信息中包含客户端的身份状态信息，通过Cookie传递Session id来查找到对应的身份状态信息，来实现状态维持。

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空行

空行即为\r\n，用于间隔头部和正文。因为头部的每一个键值对以\r\n结束，所以一旦连续接受到两个\r\n的时候就代表着头部的接收结束。

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正文

请求正文

客户端提交的数据

如上面的：

响应正文

服务端响应的实体资源
如：

这里显示为乱码的原因是因为这里用的是https协议，该协议会对响应的内容加密，中间者无法直接查看明文内容

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