计算机网络 —— 应用层（万维网）

本文主要是介绍计算机网络 —— 应用层（万维网），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

今天我们来了解万维网：

万维网

万维网（World Wide Web，WWW，简称Web），是由英国科学家蒂姆·伯纳斯-李（Tim Berners-Lee）在1989年提出并实现的一个全球信息共享系统，是互联网上应用最为广泛的服务之一。万维网不是一个物理网络，而是一种分布式信息系统，它通过统一资源定位符（URL）来标识互联网上的文档和其他资源，并使用超文本传输协议（HTTP）进行信息的传输和展示。以下是万维网的几个核心组成部分和特点：

核心组成部分

1. 统一资源定位符（URL）：它是Web上的资源地址，用于唯一标识互联网上的每一个页面、图片、视频或文档等。URL包括协议类型（如http或https）、服务器地址、路径和文件名等。

2. 超文本标记语言（HTML）：这是一种标记语言，用于编写网页内容和结构。HTML通过一系列标签定义网页的文本、图像、链接等元素。

3. 超链接（Hyperlinks）：超链接是HTML的一个重要特性，它允许用户通过点击网页上的特定区域（如文字或图像）跳转到另一个网页或资源，实现了网页间的互联。

4. 超文本传输协议（HTTP/HTTPS）：HTTP是Web上数据通信的基础协议，负责在客户端（通常是浏览器）和服务器之间传输网页内容。HTTPS是HTTP的加密版本，提供了数据加密和身份验证，保证了通信的安全性。

5. 网页浏览器：如Chrome、Firefox、Safari、Edge等，是用户访问Web的主要工具，负责解析HTML、CSS（层叠样式表）和JavaScript等，将网页内容渲染成用户可见的格式。

特点

• 交互性：用户可以通过表单、按钮等与网站互动，提交信息或执行操作。
• 动态内容：服务器可以根据请求生成动态页面，提供个性化或实时更新的内容。
• 多媒体：Web不仅支持文本，还广泛支持图像、音频、视频等多种媒体形式。
• 全球化：万维网打破了地理界限，使得信息可以在全球范围内迅速传播和分享。
• 开放性：基于开放标准和技术，鼓励创新和信息自由流通。

万维网的出现极大地促进了信息的共享和交流，推动了电子商务、在线教育、社交媒体、云计算等多个领域的发展，深刻改变了人们获取信息、学习、工作和娱乐的方式。

URL

URL（Uniform Resource Locator，统一资源定位符）是用于标识互联网上资源位置的标准化地址格式。它提供了一种访问网络上的文档、图片、视频、服务等任何类型文件或资源的方法。URL通常包括以下几个部分：

1. 协议方案（Scheme）：定义了用于访问资源的协议类型，最常见的是http（不安全的超文本传输协议）和https（安全的超文本传输协议）。其他协议还包括ftp（文件传输协议）、mailto（电子邮件地址）等。

2. 域名（Domain Name）：标识了资源所在的服务器的名称。例如，在URL https://www.example.com/index.html 中，www.example.com 是域名。域名后面可能跟着端口号（Port），但默认的HTTP端口（80）和HTTPS端口（443）通常省略。

3. 路径（Path）：指定资源在服务器上的具体位置。它是URL中域名后的斜杠(/)之后的部分，用于指向服务器上的某个目录或文件。例如，/index.html 指向服务器根目录下的index.html 文件。

4. 查询字符串（Query String）：位于路径之后，以问号(?)开始，包含了一系列键值对，用于向服务器传递额外信息或参数。每个键值对之间用&分隔。例如，?page=1&sort=asc 用来指示请求第一页并按升序排序的数据。

5. 片段标识符（Fragment Identifier）：位于URL末尾，以井号(#)开始，用于定位文档内的某个特定部分。浏览器会直接滚动到该标识符所指的位置，常用于内部链接。例如，#section1 指向页面内的“section1”部分。

一个典型的URL示例是：

https://www.example.com/path/to/resource?query parameter1=value1&parameter2=value2#section

这个URL表示使用HTTPS协议访问www.example.com域名下/path/to/resource路径的资源，同时携带两个查询参数，并定位到页面内的section部分。

HTTP

HTTP（Hypertext Transfer Protocol，超文本传输协议）是互联网上应用最为广泛的一种网络协议，主要用于从万维网服务器传输超文本到本地浏览器的传输协议。它是一个基于请求与响应模型的、无状态的、应用层协议。HTTP协议工作在客户端（如Web浏览器）和服务器之间，定义了它们之间的通信格式和交互方式。以下是HTTP协议的一些关键概念和组成部分：

版本

• HTTP/1.0：最早广泛应用的版本，引入了一些基本的请求方法（如GET, POST）和响应状态码。
• HTTP/1.1：在1999年发布，增加了持久连接（keep-alive）、管道化（pipelining）请求、 Host 头域等特性，提高了效率和灵活性。
• HTTP/2：于2015年正式发布，引入了多路复用（multiplexing）、二进制分帧层、服务器推送（server push）等特性，进一步优化了性能。
• HTTP/3：基于QUIC（Quick UDP Internet Connections）传输层协议，旨在进一步降低延迟，提高安全性和效率。

请求消息结构

HTTP请求由三部分组成：请求行、请求头（Header）和请求正文（可选）。

• 请求行：包括请求方法（GET、POST等）、请求URL和协议版本。
• 请求头：包含了一系列键值对，提供了关于请求的附加信息，如User-Agent（客户端类型）、Accept（可接受的内容类型）、Cookie等。
• 请求正文：通常在POST请求中使用，包含发送给服务器的数据。

响应消息结构

HTTP响应也由三部分组成：状态行、响应头和响应正文。

• 状态行：包括协议版本、状态码（如200 OK、404 Not Found）和状态消息。
• 响应头：提供了关于响应的元数据，如Content-Type（响应内容类型）、Content-Length（响应正文长度）、Set-Cookie等。
• 响应正文：服务器返回的具体数据，可以是HTML页面、图片、JSON数据等。

工作流程

1. 客户端发起请求：用户在浏览器中输入网址或点击链接时，浏览器构建一个HTTP请求并发送给服务器。
2. 服务器处理请求：服务器接收到请求后，根据请求的内容执行相应的操作，如查找文件、运行脚本等。
3. 服务器返回响应：服务器将处理结果封装成HTTP响应，包括状态码、响应头和可能的响应正文，发送回客户端。
4. 客户端解析响应：浏览器接收响应，根据状态码判断请求是否成功，然后解析响应内容，渲染页面或执行其他操作。

这里我们简单介绍一下HTTP，如果想看HTTP的详细介绍，可以点击这里：

https://blog.csdn.net/qq_67693066/article/details/136895597

Cookie

Cookie是网站为了标识用户身份、存储用户偏好设置或跟踪用户浏览会话而在用户设备（通常是浏览器）上存储的小型文本文件。它们是HTTP协议的一部分，用于维持用户与网站之间的状态信息。Cookie的工作机制和用途主要包括以下几点：

如何工作

1. 设置Cookie：当用户首次访问一个网站时，服务器可以在HTTP响应头中包含一个Set-Cookie字段，向用户的浏览器发送一个或多个Cookie。每个Cookie包含一个名称、值以及可能的其他属性（如过期时间、路径、域等）。

2. 发送Cookie：之后，每当浏览器向该网站发送请求时，都会自动在HTTP请求头中包含之前设置的所有未过期的、与请求URL匹配的Cookie。

3. 服务器读取Cookie：服务器通过HTTP请求头中的Cookie字段读取这些信息，据此识别用户状态或提供个性化内容。

主要用途

1. 会话管理：保持用户的登录状态，让用户在不同页面间导航时保持登录，无需在每次请求时重新认证。

2. 个性化设置：记住用户的偏好设置，如语言选择、主题设置等，以提供个性化的用户体验。

3. 追踪分析：记录用户的浏览行为，用于网站分析、广告投放或优化网页内容。

4. 购物车功能：在电商网站中，Cookie可用于临时存储用户放入购物车的商品信息，直到用户完成购买。

安全与隐私

• 安全问题：Cookie可能被用于跨站脚本攻击（XSS）或跨站请求伪造（CSRF）等安全威胁，因此敏感信息不应直接存储在Cookie中，而应使用安全的HTTP-only Cookie或服务器端会话。
• 隐私考虑：由于Cookie能够跟踪用户行为，引发了隐私担忧。GDPR（欧盟通用数据保护条例）等法规要求网站必须明确告知用户Cookie的使用情况，并获得同意。

类型

• 会话Cookie：不设置过期时间，当浏览器关闭时自动删除。
• 持久性Cookie：设置了过期时间，即使浏览器关闭，也在指定日期前保持有效。

总之，Cookie是网站与用户浏览器之间交换信息的一种方式，对于提升用户体验、实现网站功能至关重要，但也需要妥善管理以保障用户隐私和安全。如果还想了解更多Cookie的信息，可以点击这里：

https://blog.csdn.net/qq_67693066/article/details/137097682

Web缓存

Web缓存，也称为HTTP缓存，是一种提高网页加载速度和降低服务器负载的技术。它通过存储Web资源（如HTML页面、图片、JavaScript文件等）的副本，使得后续的请求可以直接从缓存中获取内容，而无需再次从原始服务器下载。Web缓存机制主要体现在客户端（浏览器缓存）和服务器端（代理缓存、CDN缓存等）两个层面，其工作原理和优势如下：

客户端缓存（浏览器缓存）

1. 工作原理：当浏览器首次请求某个资源时，服务器在响应中会包含一些缓存相关的HTTP头信息，如Cache-Control、Expires、ETag或Last-Modified等，指导浏览器何时及如何缓存资源。下次请求相同资源时，浏览器先检查本地缓存，如果缓存有效（未过期且未被修改），则直接使用缓存中的副本，否则向服务器发出请求。

2. 优势：减少页面加载时间，节省带宽，提升用户体验。

服务器端缓存

1. 代理缓存：位于客户端与源服务器之间的代理服务器上，可以为多个用户提供共享的缓存资源。当多个用户请求相同资源时，代理服务器可以直接提供缓存的副本，而无需每个请求都转发到源服务器。

2. CDN缓存（内容分发网络）：CDN是一种分布式网络服务，将网站内容缓存在全球各地的边缘节点上。用户请求时，会被导向最近的CDN节点，从而加速内容的传输。CDN特别适用于静态资源的分发，如图片、视频和大型文件。

3. 工作原理与优势：服务器端缓存通过减少源服务器的负载、缩短数据传输距离，进一步提升了网站的响应速度和可用性，尤其在全球范围内访问时效果显著。

Web缓存机制是现代互联网高效运作的关键技术之一，通过合理配置和利用缓存策略，可以显著提升网站性能和用户体验。

我们来看两道题：

这篇关于计算机网络 —— 应用层（万维网）的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

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