一文读懂Http Headers为何物(超详细)

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2019-2-27

AD:资源代下载服务

一、HTTP 请求内容

由于最新的http2,并没有被各大浏览器广泛使用,所以本文是基于http/1.1所编写的。
同时经过检测我们也发现,chrome等浏览器也正是使用http/1.1版本的。


关于http/1.1协议的详情,可查看官方文档

我们打开chrome的network,点击任何一条request请求,即可发现,每个http headers都包含以下部分:Genaral,Request Headers,Response Headers,Request Payload。

General(不属于headers,只用于收集请求url和响应的status等信息)

Request Headers(请求headers)

Response Headers(响应headers)

Request Payload(请求参数)

二、HTTP Headers分类

在http heanders中,为了方便,分为以下几类:Genaral headers(和上面说的General不同,这个只是为了方便统计),Request Headers,Response Headers,Entity Headers(也是为了方便统计)。

所以,一个完整的请求头/响应头,应该除了自身,还包括 General Headers和Entity Headers。

1、Genaral headers: 同时适用于请求和响应消息,但与最终消息传输的数据无关的消息头。

2、Request Headers: 包含更多有关要获取的资源或客户端本身信息的消息头。

3、Response Headers:包含有关响应的补充信息,如其位置或服务器本身(名称和版本等)的消息头。

4、Entity Headers:包含有关实体主体的更多信息,比如主体长(Content-Length)度或其MIME类型。

1、Genaral headers

Cache-Control——控制缓存的行为;
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Connection——决定当前的事务完成后,是否会关闭网络连接;
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Date——创建报文的日期时间;
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Keep-Alive——用来设置超时时长和最大请求数;
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Via——代理服务器的相关信息;
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Warning——错误通知;
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Trailer——允许发送方在分块发送的消息后面添加额外的元信息;
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Transfer-Encoding——指定报文主体的传输编码方式;
详情

Upgrade——升级为其他协议;

2、Request headers

Accept——客户端可以处理的内容类型;
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Accept-Charset——客户端可以处理的字符集类型;
详情

Accept-Encoding——客户端能够理解的内容编码方式;
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Accept-Language——客户端可以理解的自然语言;
详情

Authorization——Web 认证信息;
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Cookie——通过Set-Cookie设置的值;
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DNT——表明用户对于网站追踪的偏好;
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From——用户的电子邮箱地址;
详情

Host——请求资源所在服务器;
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If-Match——比较实体标记(ETag);
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If-Modified-Since——比较资源的更新时间;
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If-None-Match——比较实体标记(与 If-Match 相反);
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If-Range——资源未更新时发送实体 Byte 的范围请求;
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If-Unmodified-Since——比较资源的更新时间(与 If-Modified-Since 相反);
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Origin——表明了请求来自于哪个站点;
详情

Proxy-Authorization——代理服务器要求客户端的认证信息;
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Range——实体的字节范围请求;
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Referer——对请求中 URI 的原始获取方;
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TE——指定用户代理希望使用的传输编码类型;
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Upgrade-Insecure-Requests——表示客户端优先选择加密及带有身份验证的响应;
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User-Agent——浏览器信息;
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3、Response Headers

Accept-Ranges——是否接受字节范围请求;
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Age——消息对象在缓存代理中存贮的时长,以秒为单位;
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Clear-Site-Data——表示清除当前请求网站有关的浏览器数据(cookie,存储,缓存);
详情

Content-Security-Policy——允许站点管理者在指定的页面控制用户代理的资源;
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Content-Security-Policy-Report-Only——
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ETag——资源的匹配信息;
链接描述

Location——令客户端重定向至指定 URI;
详情

Proxy-Authenticate——代理服务器对客户端的认证信息;
详情

Public-Key-Pins——包含该Web 服务器用来进行加密的 public key (公钥)信息;
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Public-Key-Pins-Report-Only——设置在公钥固定不匹配时,发送错误信息到report-uri;
详情

Referrer-Policy——用来监管哪些访问来源信息——会在 Referer 中发送;
详情

Server——HTTP 服务器的安装信息;
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Set-Cookie——服务器端向客户端发送 cookie;
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Strict-Transport-Security——它告诉浏览器只能通过HTTPS访问当前资源;
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Timing-Allow-Origin——用于指定特定站点,以允许其访问Resource Timing API提供的相关信息;
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Tk——显示了对相应请求的跟踪情况;
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Vary——服务器缓存的管理信息;
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WWW-Authenticate——定义了使用何种验证方式去获取对资源的连接;
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X-XSS-Protection——当检测到跨站脚本攻击 (XSS)时,浏览器将停止加载页面;
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4、Entity Headers

Allow——客户端可以处理的内容类型,这种内容类型用MIME类型来表示;
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Content-Encoding——用于对特定媒体类型的数据进行压缩;
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Content-Language——访问者希望采用的语言或语言组合;
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Content-Length——发送给接收方的消息主体的大小;
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Content-Location——替代对应资源的 URI;
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Content-Range——实体主体的位置范围;
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Content-Type——告诉客户端实际返回的内容的内容类型;
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Expires——包含日期/时间, 即在此时候之后,响应过期;
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Last-Modified——资源的最后修改日期时间;
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三、HTTP 具体应用

1、Cookie

HTTP 协议是无状态的,主要是为了让 HTTP 协议尽可能简单,使得它能够处理大量事务。HTTP/1.1 引入 Cookie 来保存状态信息。

Cookie 是服务器发送到用户浏览器并保存在本地的一小块数据,它会在浏览器之后向同一服务器再次发起请求时自动被携带上,用于告知服务端两个请求是否来自同一浏览器。由于之后每次请求都会需要携带 Cookie 数据,因此会带来额外的性能开销(尤其是在移动环境下)。

Cookie 曾一度用于客户端数据的存储,因为当时并没有其它合适的存储办法而作为唯一的存储手段,但现在随着现代浏览器开始支持各种各样的存储方式,Cookie 渐渐被淘汰。新的浏览器 API 已经允许开发者直接将数据存储到本地,如使用 Web storage API(本地存储和会话存储)或 IndexedDB。

a、创建过程

服务器发送的响应报文包含Set-Cookie首部字段,客户端得到响应报文后把 Cookie 内容保存到浏览器中。

HTTP/1.1 200 OK
Content-type: text/html
Set-Cookie: PHPSESSID=kq8v6iujarsgflkeq7shmai9c7

客户端之后对同一个服务器发送请求时,会从浏览器中取出 Cookie 信息并通过 Cookie 请求首部字段发送给服务器。

GET /sample_page.html HTTP/1.1
Host: www.example.org
Cookie: PHPSESSID=kq8v6iujarsgflkeq7shmai9c7

b、分类

会话期 Cookie:浏览器关闭之后它会被自动删除,也就是说它仅在会话期内有效。

持久性 Cookie:指定一个特定的过期时间(Expires)或有效期(max-age)之后就成为了持久性的 Cookie。

安全 Cookie:指定HttpOnly,这样cookie不能使用 JavaScript 经由 Document.cookie 属性,来防范跨站脚本攻击(XSS)。

HTTPS Cookie: 指定Secure,只有在请求使用SSL和HTTPS协议的时候才会被发送到服务器。

Set-Cookie: id=a3fWa; Expires=Wed, 21 Oct 2015 07:28:00 GMT;
Set-Cookie: id=a3fWa; Expires=Wed, 21 Oct 2015 07:28:00 GMT;HttpOnly
Set-Cookie: id=a3fWa; Expires=Wed, 21 Oct 2015 07:28:00 GMT;Secure

2、缓存

降低客户端获取资源的延迟:缓存通常位于内存中,读取缓存的速度更快。并且缓存在地理位置上也有可能比源服务器来得近,例如浏览器缓存。

实现方法:

1、让代理服务器进行缓存;

2、让客户端浏览器进行缓存

a、使用 Cache-Control来控制缓存

禁止进行缓存。
no-store 规定不能对请求或响应的任何一部分进行缓存

Cache-Control: no-store

强制确认缓存。
no-cache 指令规定缓存服务器需要先向源服务器验证缓存资源的有效性,只有当缓存资源有效才将能使用该缓存对客户端的请求进行响应。

Cache-Control: no-cache

缓存过期机制。

max-age 指令出现在请求报文中,并且缓存资源的缓存时间小于该指令指定的时间,那么就能接受该缓存。

max-age 指令出现在响应报文中,表示缓存资源在缓存服务器中保存的时间。或者使用Expires

//请求中
Cache-Control: max-age=31536000
//响应中,优先处理max-age
Cache-Control: max-age=31536000
Expires: Wed, 04 Jul 2012 08:26:05 GMT

缓存验证
可以将缓存资源的值放入request header的 If-None-Match 首部,服务器收到该请求后,判断缓存资源的 值和资源的最新 值是否一致,如果一致则表示缓存资源有效,返回 304 Not Modified。并在response header中戴上 ETag 值

//请求
If-None-Match: W/"646-RJRVaOjMluW+SOAL0EThThA2lnM"
//响应
ETag: W/"646-RJRVaOjMluW+SOAL0EThThA2lnM"

后续待更…

四、HTTP 请求 method

五、HTTP 状态码

1、1XX

  • 100(continue) 表明到目前为止都很正常,客户端可以继续发送请求或者忽略这个响应。

2、2XX

  • 200(OK) 表示从客户端发来的请求在服务器端被正常处理了。
  • 204(No Content) 该状态码代表服务器接收的请求已成功处理,但在返回的响应报文中不含实体的主体部分。
  • 206(Partial Content) 该状态码表示客户端进行了范围请求,而服务器成功执行了这部分的 GET 请求。响应报文中包含由 Content-Range 指定范围的实体内容。

3、3XX

  • 301(Moved Permanently) 永久性重定向。该状态码表示请求的资源已被分配了新的 URI,以后应使用资源现在所指的 URI。
  • 302(Found) 临时性重定向。比如在没有登录情况下访问网站”个人中心”,会重定向到登录页,但是你登录后,访问个人中心时,它又不会重定向到其他地方了。
  • 303(See Other) 和 302 有着相同的功能,但是 303 明确要求客户端应该采用 GET 方法获取资源。
  • 304(Not Modified) 如果请求报文首部包含一些条件,例如:If-Match,If-Modified-Since,If-None-Match,If-Range,If-Unmodified-Since,如果不满足条件,则服务器会返回 304 状态码。

4、4XX

  • 400(Bad Request) 该状态码表示请求报文中存在语法错误。当错误发生时,需修改请求的内容后再次发送请求。
  • 401 Unauthorized 该状态码表示发送的请求需要有认证信息。返回含有 401 的响应必须包含一个适用于被请求资源的 WWW-Authenticate 首部用以询问用户信息。当浏览器初次接收到 401 响应,会弹出认证用的对话窗口。第二次接收到,则不弹出,直接表示认证失败。
  • 403(Forbidden) 对请求资源的访问被服务器拒绝了,一般是未获得文件系统的访问授权,问权限出现某些问题。
  • 404(Not Found) 浏览器地址错误。服务器找不到对应资源。

5、5XX

  • 500(Internal Server Error) 服务器在执行时报错。
  • 503(Service Unavailable) 服务器暂时处于超负载或正在进行停机维护,无响应。一般需要重启服务器即可。

六、MIME类型

浏览器通常使用MIME类型(而不是文件扩展名)来确定如何处理文档;因此设置正确的MIME类型附加到headers是非常重要的。

除了上面的基本的5中类型外,还有一种类型,即multipart类型。

multipart/form-data 在表单中通过post上传

multipart/byteranges (不常用,不知道)

一般的,如果没有显示的在request headers的Allow上设置类型,浏览器的MIME 嗅探会推测出来对应的类型,如果发现找不到特定的子类型,则给出默认类型,比如对于text文件类型若没有特定的subtype,就使用 text/plain。类似的,二进制文件没有特定或已知的 subtype,即使用 application/octet-stream。

七、HTTP 使用的认证方式

1、BASIC 认证(基本认证)

2、DIGEST 认证(摘要认证)

3、SSL 客户端认证

4、FormBase 认证(基于表单认证)

1、BASIC 认证

当在浏览器端输入一个url时,会自动弹出一个框,要求输入用户名和密码。此种方式为basic认证。
下面是认证执行过程:
第一步:在浏览器地址栏中输入 http://localhost:8080/auth
第二步: 服务器执行,发现需要认证,返回这个请求的响应。并在response headers中添加WWW-Authenticate,将http请求状态设置为401.

浏览器检测到WWW-Authenticate为basic后,自动弹出框。

第三步: 当用户看到框后,输入 用户名和密码,浏览器会将用户名和密码通过base64方式编码,然后添加到 request headers的 Authorization 中发送给服务器,浏览器验证通过,返回200状态码

如果验证不通过,则继续返回状态码401,提示验证失败。

缺点:
BASIC 认证虽然采用 Base64 编码方式,但这不是加密处理。不需要任何附加信息即可对其解码。换言之,由于明文解码后就是用户 ID和密码,在 HTTP 等非加密通信的线路上进行 BASIC 认证的过程中,如果被人窃听,被盗的可能性极高。

2、DIGEST 认证

为了弥补Basic认证没有加密所带来的不安全性,出现了DIGEST 认证。
过程如下:
第一步:在浏览器地址栏中输入 http://localhost:8080/auth
第二步: 服务器执行,发现需要认证,返回这个请求的响应。并在response headers中添加WWW-Authenticate(包含有随机码nonce),将http请求状态设置为401.

浏览器检测到WWW-Authenticate为 digest 后,自动弹出框。

第三步: 当用户看到框后,输入 用户名和密码,浏览器会将用户名和上步返回的nouce,添加到 request headers的 Authorization 中,同时也将经过 MD5 运算后的密码字符串,生成key为response,一并添加到Authorization 中。至此请求的request headers的Authorization 包含有如下信息。

//request header
Authorization: Digest username="my name",realm="DIGEST",nounce="xxxxxxxxxxx",algorithm="MD5",response="xxxxxxxxxxxxx"

然后发送给服务器,浏览器验证通过,返回200状态码。

如果验证不通过,则继续返回状态码401,提示验证失败。

缺点: 虽然 DIGEST 认证提供了高于 BASIC 认证的安全等级, DIGEST 认证提供防止密码被窃听的保护机制,但并不存在防止用户伪装的保护机制,仍达不到多数 Web 网站对高度安全等级的追求标准。

3、SSL 客户端认证

对于 BASIC 认证和 DIGEST 认证来说,只要输入的用户名和密码正确,即可认证是本人的行为。但如果用户名和密码被盗,就很有可能被第三者冒充。

而利用 SSL客户端认证则可以避免该情况的发生。在SSL认证时,必须使用https协议。

由于SSL中的各种加密和秘钥算法过于复杂,有兴趣的可以直接阅读SSL相关书籍,本文忽略详细过程。

4、FormBase 认证

基于表单认证的标准规范尚未有定论,一般会使用 Cookie 来管理。
认证过程:
第一步:当用户在浏览器的登录页面,输入用户名和密码,通过http请求发送给后端。
第二步:后端保存用户的信息到session中,并返回sessionId, 通过http添加到response headers的Set-cookie中

//response headers
Set-cookie: PHPSESSID=kq8v6iujarsgflkeq7shmai9c7

然后浏览器成功登录,并跳转页面。
第三步:当用户访问个人中心或者其他页面时。http请求的request header中会自动携带cookie

//request headers
Cookie: PHPSESSID=kq8v6iujarsgflkeq7shmai9c7

这样,服务端会认为是你本人在操作。

但是如果攻击者通过“跨站脚本攻击(XSS)”,通过docuemnt.cookie来获取cookie,则sessionID很容易被盗。
为减轻XSS造成的损失,可以事先在 Set-cookie内加上 httponly 属性,这样就禁止了docuemnt.cookie操作。

Set-cookie: PHPSESSID=kq8v6iujarsgflkeq7shmai9c7, httponly 

八、跨域资源共享(CORS)

是一种机制,它使用额外的 HTTP 头来告诉浏览器 让运行在一个 origin (domain) 上的Web应用被准许访问来自不同源服务器上的指定的资源。当一个资源从与该资源本身所在的服务器不同的域、协议或端口请求一个资源时,资源会发起一个跨域 HTTP 请求。

1、简单请求(不会触发CORS预检请求)

需要满足下列所有条件:

第一条: 请求方式必须为 GET | HEAD

第二条: Content-Type 的值必须属于下列之一:

application/x-www-form-urlencoded | multipart/form-data | text/plain

例如: 在http://foo.exmaple上要访问 http://bar.other上的资源。则

//request headers上添加
Origin: http://foo.example
//response headers返回
Access-Control-Allow-Origin: *

由于在 http://foo.example 上要访问 http://bar.other,所以http://bar.other必须要告诉其…,能不能访问我。*号表示该资源可以被任意外域访问。

如果返回

Access-Control-Allow-Origin: http://foo.example

表示,http://bar.other的资源只能被http://foo.example访问,其他网站不能访问我。

2、非“简单请求”(触发CORS预检请求)

满足下列条件之一:

第一条: http请求方式为下列

POST | PUT | DELETE | CONNECT | OPTIONS | TRACE | PATCH

第二条: Content-Type 的值不属于下列之一:

application/x-www-form-urlencoded | multipart/form-data | text/plain

如果在 http://foo.exmaple 上要访问 http://bar.other/resources/po… 上的资源。且 request headers 中 Content-Type为application/xml,请求method为post。
那么此请求是个“非简单请求”。首先浏览器会自动发送带有options选项的预检请求,然后发送实际请求

//预检请求request headers
OPTIONS /resources/post-here/ HTTP/1.1(自动,不需要设置)
//设置预检请求的response headers
Access-Control-Request-Method: POST
Access-Control-Request-Headers: Content-Type

Access-Control-Allow-Methods 表明服务器允许客户端使用 POST方法发起请求。
Access-Control-Allow-Headers 表明服务器允许请求中携带字段 Content-Type。

然后浏览器接着发送实际请求(和正常请求一样往下走)(略)