Протокол HTTP. 
Протоколы передачи данных

Протокол HTTP (HyperText Transfer Protocol — протокол передачи гипертекста) — это протокол уровня приложения, осуществляющий связь приложений в пределах распределенных, совместных или разнородных информационных систем. Протокол позволяет приложениям обмениваться данными, представленными в понятном для восприятия человеком виде.

Как следует из его названия, первоначально HTTP предназначался для передачи между приложениями так называемого гипертекста (hypertext), представляющего собой особый вид данных, созданный в соответствии со стандартом HTML (HyperText Markup Language — язык разметки гипертекста). Гипертекстовый документ состоит из данных, размеченных с помощью тегов (tag) языка HTML, и представляет собой комбинацию текста, изображений, гиперссылок и прочих средств представления данных. Гиперссылки — одна из важнейших составляющих HTML-документа — представляют собой интерактивные области, воздействие на которые приводит к получению связанных с гиперссылкой данных. Это позволяет пользователю, работающему с гипертекстовой информацией, осуществлять навигацию в пределах набора документов или даже всей сети Интернет, получая интересующую его информацию с помощью контекстных гиперссылок.

Протокол HTTP является надстройкой над протоколом TCP и является средством контроля содержания передаваемых данных. В отличие от TCP, который не учитывал структуру передаваемых пакетов, HTTP внедряет в данные метаинформацию, позволяющую получателю корректно интерпретировать полученные данные. На основе HTTP функционирует глобальная сеть Интернет (называемая также World Wide Web или WWW). Первая версия протокола — HTTP/0.9 — обладала достаточно ограниченными возможностями, но с активным развитием всемирной сети появились новые версии: HTTP/1.0 и HTTP/1.1, позволяющие контролировать передачу по вычислительным сетям не только гипертекстовой информации, но и произвольные бинарные файлы: звуковые, графические, архивные и пр.

В силу того, что HTTP является надстройкой над протоколом TCP, при передачи данных также выделяются две стороны: клиент и сервер.

Клиент является инициатором соединения и запрашивает у сервера некоторые данные или услуги. Клиентом, как правило, является программа, называемая браузером (browser), позволяющая как отображать гипертекстовую информацию, так и принимать файлы иных форматов. Чтобы получить некоторую интересующую информацию, клиент посылает серверу запрос (request), содержащий описание запрашиваемой информации.

Сервер при передаче данных через HTTP называют веб-сервером (web-server). Эта программа осуществляет обработку запросов от клиентов, передавая запрошенные данные в виде ответов (response), содержащих помимо искомых данных метаинформацию, их описывающую.

Получение пользователем интересующих его данных состоит из следующих этапов:

Пользователь вводит в строке браузера адрес интересующего его ресурса.

Браузер на основе информации, полученной от пользователя, а также учитывая свои настройки и конфигурацию операционной системы, формирует запрос.

Браузер подключается к серверу, расположенном, возможно, на удаленном компьютере, и передает ему запрос.

Сервер, анализируя запрос, выполняет необходимые действия: формирует ответ, включая в него тело запрошенного документа. Если это гипертекстовый документ, он загружается из файла или же генерируется динамически посредством сценария. В ответ также включается информация о содержащихся в нем данных.

Сервер передает ответ браузеру.

Браузер анализирует ответ и либо сохраняет полученные данные в файл, либо, в случае гипертекстового документа, анализирует теги HTML и отображает документ на экране.

Следует заметить, что клиентской программой может быть не только браузер, тем не менее, все шаги, за исключением, может быть, первого, выполняются в любом случае.

Следует заметить, что здесь рассматривается непосредственное подключение клиента к серверу, содержащему интересующую информацию, однако, это не всегда возможно в силу различных обстоятельств. В таком случае подключение может осуществляться посредством одной или более промежуточных точек подключения. Можно разделить эти промежуточные точки на три группы:

Прокси-серверы (proxy-server) — программа-посредник, выполняющая функции как клиента, так и сервера с целью создания запросов от имени других клиентов. Запросы обслуживаются прокси-сервером, или пересылаются им с внесением в них изменений (в этом случае прокси-сервер называется непрозрачным) или без изменений (в этом случае прокси-сервер называется прозрачным). Прокси-сервер позволяет группе компьютеров выступать в качестве одного клиента, что часто применяется при подключении к Интернету локальных сетей.

Шлюз (gateway) — как и прокси-сервер, осуществляет трансляцию запросов, однако, не подвергаю их изменению. Шлюз получает от клиента запрос, как к серверу, содержащему искомый ресурс. Таким образом, клиент не может определить, подключается ли он через шлюз или непосредственно к содержащему ресурс серверу.

Туннель (tunnel) — программа-посредник, поддерживающая соединение. Хотя после установки соединения туннель не рассматривается в качестве элемента передачи через протокол HTTP, соединение, как правило, инициируется именно HTTP-запросом. Туннель прерывает свою работу, если хотя бы один из участников обмена данными закрывает соединение.

Для сохранения функциональности передачи данных при подключении через промежуточные точки не требуется внесения изменений в запросы и ответы, за исключением случая прокси-сервера: в этом случае в клиентском запросе должны содержаться дополнительные поля. Однако, с точки зрения сервера, обмен данными производится непосредственно с клиентом, следовательно, никаких изменений в запросах не происходит. Поэтом при разработке программы возможность подключения через промежуточные точки не учитывалась.

Запрос, отправляемый клиентом серверу, служит для точной идентификации запрашиваемого ресурса, а также содержит сведения, необходимые для корректной обработки запроса.

По своей структуре запрос состоит из трех частей:

Строка запроса Блок заголовков Объект Строка запроса состоит из трех полей, разделенных символами пробела (ASCII-код 20h, далее SP), и заканчивается комбинацией из двух символов: возврат каретки (ASCII-код 0Dh, далее CR) и перевод строки (ASCII-код 0Ah, далее LF). Элементы строки запроса представлены следующими полями:

Метод (method) — определяет метод обработки, применяемый к запрашиваемому ресурсу. В зависимости от указанного метода формат запроса может быть различным. Допустимые методы:

OPTIONS.

GET.

HEAD.

POST.

PUT.

DELETE.

TRACE.

При разработке программы была введена поддержка только метода GET, в силу того, что именно этот метод браузер указывает в запросе, создаваемом по умолчанию.

URI (Universal Resource Identifier) ресурса (resource URI) — указывает местоположение запрашиваемого ресурса в стандартизованном формате, то есть является адресом ресурса. При использовании метода GET данная строка может включать в себя набор параметров, передаваемых серверу в виде строк формата «имя_параметра = значение_параметра», разделенных символами амперсанда `&'. Блок параметров находится в конце строки URI и отделяется от адреса символом вопросительного знака `?'.

Версия протокола HTTP — при разработке программы была реализована поддержка приема запросов, соответствующих версиям 1.0 и 1.1, которым соответствуют строки «HTTP/1.0» и «HTTP/1.1» соответственно.

Блок заголовков, следующий за строкой запроса, может состоять из одного или более заголовков:

Заголовок запроса — содержит поля, служащие модификаторами запроса и содержащие информацию о запросе и о конфигурации клиентской машины.

Заголовок объекта — в случае, если запрос включает в себя некоторый объект (произвольный набор данных), поля этого заголовка описывают объект, указывая его формат, кодировку и другие параметры.

Общий заголовок — содержит служебные параметры, необходимые для обеспечения корректности передачи и включения дополнительных услуг, таких, как кэширование.

Раздел заголовков оканчивается двумя парами символов CR и LF, что позволяет легко определить факт окончания приема запроса в силу того, что сам запрос подобную комбинацию символов содержать не может.

Ответ, отправляемый сервером клиенту, может быть создан только в результате обработки клиентского запроса. Он содержит описание результатов выполнения запроса и, если были запрошены данные, включает в себя запрошенный ресурс.

По своей структуре ответ состоит из следующих частей:

Строка состояния Блок заголовков Объект Строка состояния состоит из трех полей, разделенных символами SP, и содержит в конце последовательность символов CR, LF. Элементы строки состояния:

Версия протокола HTTP — разработанная программа всегда использует строку «HTTP/1.1».

Код состояния (status code) — трехсимвольный цифровой код, который идентифицирует результат выполнения запроса. Хотя стандартом определен достаточно большой набор кодов состояния, в программе используются следующие коды:

• 200 — успешное выполнение;
• 400 — некорректный запрос;
• 401 — несанкционированный доступ;
• 404 — ресурс не найден;
• 405 — неприменимый метод;
• 505 — неподдерживаемая версия HTTP.

Фраза состояния (reason phrase) — короткая фраза, поясняющая код состояния выполнения запроса. Стандартом предложен стандартный набор фраз, однако в программе этот набор был несколько модифицирован.

Блок заголовков, следующий за строкой состояния, может состоять из одного или более заголовков:

Заголовок запроса Заголовок объекта Общий заголовок Подробное рассмотрение заголовков было произведено в п. 2.2.3.3.

Раздел заголовков оканчивается двумя парами символов CR и LF, после чего следует произвольный набор символов — объект. При работе программы такими объектами могут являться только гипертекстовые документы в формате HTML, динамически генерируемые подключаемыми модулями.