Более чем за три десятка лет Интернет проник во все области деятельности человечества: его используют для того, чтобы читать книги, смотреть видео, любоваться картинками с котиками, узнавать погоду, слушать музыку и признаваться в любви. Почти весь бизнес так или иначе использует Сеть для передачи информации о сотрудниках, поступлениях товаров на склады и перевода денежных средств. Большая часть данных, которая передаётся через Сеть, использует протокол HTTP в качестве контейнера. Каждый раз, когда вы заходите на сайт, ваш браузер посылает до нескольких десятков HTTP запросов. HTTP используется для загрузки файлов из сети, программы скачивают обновления, используя этот протокол, даже интернет радио не обходится без него.

Что же привело к столь широкому распространению этого формата передачи данных?

История HTTP

HyperText Transfer Protocol был создан в CERN в 1991 году Тимом Бернерсоном-Ли, во времена, когда призрак Интернета бродил по земному шарику. Как и многие великие изобретения, он создавался не ради каких-то абстрактных целей, а ради удобства автора и решал конкретную проблему: давал доступ к гигантскому количеству информационных ресурсов лаборатории. Документацию и экспериментальные данные необходимо было не только хранить, но обеспечивать к ним доступ для сотен специалистов и институтов по всему миру. HTTP был придуман с целью упростить доступ к информации и оказался настолько удобен, что в 1993 году была опубликована спецификация HTTP/0.9, доступная каждому. В ней описывался базовый синтаксис протокола, давались определения базовым понятиям и подготавливалась почва для дальнейшего расширения протокола. Также были опубликованы исходные коды браузера (программы для просмотра гипертекста, передаваемого через HTTP) под названием, вы не поверите, WorldWideWeb:

Так мировая сеть сделала свой первый шаг.

Первоначально HTTP использовался исключительно для передачи гипертекста (текста с перекрёстными ссылками) между компьютерами, но позже оказалось, что он прекрасно подходит и для того, чтобы посылать на ПК пользователя бинарные данные — например, изображения или музыку.

В мае 1996 года, всего через три года после первого релиза, была выпущена спецификация HTTP/1.0 (RFC1945), которая расширяла исходную версию протокола, закрепляла коды ответа и вводила новый тип данных для передачи — application/octet-stream, что фактически «легализовало» передачу нетекстовых данных.

В июне 1999 года была опубликована версия протокола 1.1, которая фактически оставалась неизменной на протяжении 16 лет! Более того, она послужила основой для многих других протоколов, в частности WebSocket и WebDav.

И, наконец, 11 февраля 2015 года вышла черновая версия протокола HTTP/2. В отличие от предыдущих двух релизов, он не является переработанным HTTP/0.9, имеет не текстовый, а бинарный формат представления данных, требует обязательного шифрования и имеет множество более мелких отличий от своих предков: сжатие заголовков, использование одного TCP соединения для серии запросов, а также даёт возможность послать серверу дополнительные данные в теле ответа, превентивно отдавая ресурсы в браузер. Более подробно эта версия протокола будет рассмотрена в одной из следующих статей.

Как работает HTTP/1.1

В основе протокола HTTP лежит концепция клиент-серверной архитектуры: клиент, чаще всего браузер, делает запрос на сервер. Существует множество видов запросов, самые распространённые — это GET и POST: первый означает, что клиент хочет получить данные, а второй — что клиент хочет послать данные на сервер. Таким образом, общение между клиентом и сервером сводится к обмену сообщениями, причём всегда по принципу «клиент послал запрос — сервер прислал ответ».

Разберём модельную ситуацию: Петя зовет Колю погулять. Он открывает страничку ВК (или другой социальной сети) и пишет приглашение, после чего нажимает кнопку «Отправить». Что же происходит при этом? Браузер берёт текст приглашения Пети, упаковывает его какой-нибудь промежуточный формат (например, json) и посылает на сервер в виде POST сообщения. Если всё прошло удачно, то сервер ВК в ответ присылает сообщение с кодом 201 («CREATED» — «создано»).

Теперь мысленно обратимся к Коле, который открыл страничку своей любимой социальной сети. При этом браузер послал на сервер GET запрос. Сервер, на который Петя уже послал своё приглашение, видит, что Коля проверяет свои входящие, и отвечает на запрос сообщением, содержащим код 200 (буквально означает «OK»).

Таким образом, любое взаимодействие между сервером и клиентом можно разбить на пары «вопрос-ответ», что очень упрощает взаимодействие с веб-сервисами.

Внутреннее устройство протокола

Чем же на самом деле обмениваются клиент и сервер между собой?

Как было замечено выше, протокол HTTP до версии 2.0 (и мы будем рассматривать версию 1.1 как самую распространенную до сих пор) имеет текстовую природу. Фактически клиент посылает на сервер специальным образом составленное «письмо»:

------------------------------------------------------

GET /im HTTP/1.1
Host: vk.com
User-Agent: Mozilla/5.0 (X11; U; Linux i686; ru; rv:1.9b5) Gecko/2008050509 Firefox/3.0b5
Accept: text/html
Connection: close

------------------------------------------------------

Давайте разберём его построчно.

Первая строка содержит в себе название метода (GET), URI — универсальный идентификатор ресурса (/im в данном случае), и версию используемого протокола - HTTP/1.1.

После этой обязательной строки, с которой начинается любое HTTP-сообщение, идут несколько пар значений, разделённых двоеточиями. Они называются заголовками (HTTP-headers). Эти значения могут быть самыми разными, но наиболее распространенными являются Host (содержит имя сайта, наличие такого заголовка позволяет хостить несколько сайтов на одном IP адресе) и User-Agent, который по задумке должен обозначать вид используемого браузера, а на практике сложным образом описывает список поддерживаемых браузером технологий. Поле Accept определяет формат данных в ответе, который нужен клиенту, а «Connection: close» означает, что клиент хочет закрыть TCP соединение сразу после получения ответа от сервера.

Если запрос сформирован правильно, и сервер функционирует нормально, и сеть в порядке (как много этих «если»...), то в ответ на HTTP пакет от клиента придёт ответ, который выглядит примерно вот так:

------------------------------------------------------

HTTP/1.1 200 OK
Date: Wed, 27 Aug 2017 09:50:20 GMT
Server: Apache
X-Powered-By: PHP/5.2.4-2ubuntu5wm1
Content-Language: ru
Content-Type: text/html; charset=utf-8
Content-Length: 18
Connection: close

Го гулять

------------------------------------------------------

Здесь мы наблюдаем отсутствие названия метода в первой строке, и ряд новых заголовков, из которых я рекомендую обратить внимание на поле «Content-Length: 18». Это число обозначает длину данных в байтах, которые передаются после пустой строки в конце пакета (так как в заголовке Content-Type указана кодировка utf-8, то каждая буква кириллицы в сообщении занимает два байта). Таким образом мы рассмотрели простой пример работы протокола HTTP.

HTTP позволяет миллиардам людей получать доступ новостям, письмам друзей, спорам о самолёте на конвейерной ленте, смешным фотографиям котиков и данным о недавно открытом в БАКе гамма-резонансе (есть что-то трогательное в том, что HTTP по-прежнему приносит пользу на своей малой родине, ЦЕРНе). Мало какие изобретения обладают столь мощным влиянием на человечество в том объёме, как этот простенький протокол передачи структурированного текста. И, разумеется, такой протокол не мог остаться без расширений, и самым популярным из них стал HTTPS — о нем и поговорим в следующей статье.