【应用层】之一：HTTP协议与FTP协议

本文围绕以下三个部分展开：

一、HTTP协议
二、FTP协议
三、HTTP与FTP的异同点






一、HTTP协议简介

        1. 概念

        HTTP： HyperText Transfer Protocal，超文本传输协议。它是Web的核心。

        HTTP协议由两部分程序实现：一个客户机程序和一个服务器程序，它们运行在不同的端系统中，通过交换HTTP报文进行会话。

        HTTP定义了这些报文的格式，以及客户机和服务器是如何进行报文交换的，即：Web客户机是如何向Web服务器请求Web页面，以及服务器如何将Web页面传送给客户机。

        2. HTTP是一个无状态协议（stateless protocal）

        服务器向客户机发送被请求的文件时，并不存储任何关于该客户机的状态信息。

        假如某个特定的客户机在短短的几秒钟内两次请求同一个对象，服务器并不会因为刚刚为该用户提供了该对象就不再做出反应，而是重新发送该对象，就像该服务器已经完全忘记不久之前所做过的事一样。

        正因为一个HTTP服务器并不保存关于客户机的任何信息，所以我们说HTTP是一个无状态协议。


        3. 非持久连接（non-persistent connection）和持久连接（persistent connection）

        （1）在许多因特网应用中，客户机和服务器进行长时间的通信，其中客户机发出一系列请求，服务器对每个请求进行响应。

        根据不同的应用程序以及应用程序使用的方式，这一系列请求，可以周期性地一个接一个地发出，也可以间断性地发出。

        当这种客户机/服务器的交互运行于TCP协议之上时，应用程序的研制者需要确定每个请求/响应对，是经一个 单独的TCP连接 发送，还是所有的请求及相应的响应经 相同的TCP连接 发送。

        如果每个请求/响应对，都是经一个 单独的TCP连接 发送，该应用程序被称为 使用 非持久连接；如果所有的请求及相应的响应都经 相同的TCP连接 发送，则该应用程序被称为 使用 持久连接。


        （2）HTTP既可以使用非持久连接，也可以使用持久连接，默认方式下，HTTP使用持久连接。


        （3）非持久连接的缺点：

        1）非持久连接必须为每一个请求的对象建立和维护一个全新的连接。
        对于这样的连接，在客户机和服务器都要分配TCP的缓冲区和变量，这给服务器带来了严重的负担，因为一台Web服务器可能同时服务于数以百计的客户机请求。

        2）每一个对象的传输时延为两个RTT（Round-Trip Time，往返时间），即一个RTT用于建立TCP，另一个RTT用于请求和接收一个对象。传输时延太大。


        在持久连接的情况下，服务器在发送响应后保持该TCP连接打开。
        在相同的客户机和服务器之间的后续请求和响应报文，可通过相同的连接进行传送。特别是一个完整的Web页面（如基本的HTML文件，加上10个图形），可以用单个持久的TCP连接进行传送。
        更有甚者，位于同一台服务器的多个Web页面，在从该服务器发送给同一个客户机时，可以在单个持久的TCP连接上进行。对这些对象的请求可一个接一个地发出，而不必等待未决请求的回答，像流水线一样进行。

        一般来说，如果一个连接经过一定时间间隔（一个可配置的超时间隔）仍未被使用，HTTP服务器就关闭该连接。

        HTTP的默认模式使用了流水线方式的持久连接。


        4. HTTP报文格式

        HTTP报文有两种：请求报文和响应报文。

        （详情以后补充）


二、FTP协议

        FTP：File Transfer Protocol，文件传输协议。

        在典型的FTP会话中，用户坐在一台主机（本地主机）前面，向一台远程主机上传文件或从远程主机下载文件。

        用户通过一个FTP用户接口与FTP交互。用户首先提供远程主机的主机名，使本地主机的FTP客户机进程建立一个到远程主机FTP服务器进程的TCP连接。

        然后，为使用户能访问远程主机的账户，用户必须提供一个用户标识和口令，作为FTP命令的一部分在该TCP连接上传送。一旦该服务器向该用户授权，用户就能从本地文件系统向远程文件系统传送文件，反之亦然。


三、HTTP与FTP的异同点

        1. 同：

        （1）都是应用层协议；

        （2）都运行在TCP上，即都使用TCP（而不是UDP）作为其支撑的运输层协议。

        2. 异：

        （1）HTTP是超文本传输协议，是面向网页的；FTP是文件传输协议，是面向文件的。

        （1）HTTP协议默认端口：80号端口。FTP协议默认端口：21号端口。

        （3）FTP的控制信息是带外（out-of-band）传送的，而HTTP的控制信息是带内（in-band）传送的。

        FTP使用两个并行的TCP连接来传输文件，一个是 控制连接（control connection），一个是 数据连接（data connection）。

        控制连接用于在两个主机之间传输控制信息，如用户标识、口令、改变远程目录的命令以及“put”和“get”文件的命令。

        数据连接用于实际传输一个文件。

        因为FTP协议使用一个分离的控制连接，因此称FTP的控制信息是带外传送的。
        而HTTP协议是在传输文件的TCP连接中发送请求和响应首部行的，因此其控制信息是带内传送的。

        （3）FTP服务器必须在整个会话期间保留用户的状态（state）信息，而HTTP是无状态的。

        FTP服务器必须把特定的用户账户与控制连接联系起来，随着用户在远程目录树上移动，服务器必须追踪用户在远程目录树上的当前位置。对每个活动着的用户会话的状态进行追踪，可以对FTP会话总数进行限制。

        （4）FTP的控制连接是持久连接，数据连接是非持久连接；而HTTP既可以使用非持久连接，也可以使用持久连接，默认方式下，HTTP使用持久连接。

        当用户主机与远程主机开始一个FTP会话前，FTP的客户机（用户）首先在21号端口上发起一个用于控制的与服务器（远程主机）的TCP连接。FTP的客户机通过该控制连接，发送用户的标识和口令，也发送改变远程目录的命令。

        1）FTP的PORT（主动式）工作方式：当需要传送数据时，客户端在控制连接链路上用PORT命令告诉服务器：“我打开了XXXX端口，你过来连接我”。于是服务器从20端口向客户端的XXXX端口发送连接请求，建立一条数据连接链路来传送数据。

        2）FTP的PASV（被动式）工作方式：当需要传送数据时，服务器在控制连接链路上用PASV命令告诉客户端：“我打开了XXXX端口，你过来连接我”。于是客户端向服务器的XXXX端口发送连接请求，建立一条数据连接链路来传送数据。

        如果在同一个会话期间，用户还需要传输另一个文件，FTP则打开另一个数据连接。

        因此，FTP的控制连接贯穿了整个用户会话期间，但是针对会话中的每一次文件传输，都需要建立一个新的数据连接。故，控制连接是持久连接，而数据连接是非持久连接。





整理时重点参考：《Computer Networking - A Top-Down Approach》（Fouth Edition） -- James F.Kurose, Keith W. Ross

评论

2 楼 lzg406 2015-08-24  

HTTP默认方式下，使用持久连接。 这个值得推敲

1 楼 mute_ 2015-08-23  

我觉得不错