一文读懂Http Headers为何物(超详细)

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。

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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)。

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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；详情
Connection(禁止修改)——决定当前的事务完成后，是否会关闭网络连接；详情
Date——创建报文的日期时间；详情
Keep-Alive——用来设置超时时长和最大请求数；详情
Via(禁止修改)——这个消息首部可以用来追踪消息转发情况，防止循环请求，以及识别在请求或响应传递链中消息发送者对于协议的支持能力。；详情
Warning——错误通知；详情
Trailer——允许发送方在分块发送的消息后面添加额外的元信息；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；并使用 Content-Type 应答头通知客户端它的选择详情
Accept-Encoding(禁止修改)——客户端能够理解的内容编码方式(gzip|br|deflate)；详情
Accept-Language(禁止修改)——客户端可以理解的自然语言；详情
Authorization——含有服务器用于验证用户代理身份的凭证，通常会在服务器返回401 Unauthorized 状态码以及WWW-Authenticate 消息头之后在后续请求中发送此消息头；详情
Cookie——通过Set-Cookie设置的值；详情
DNT——表明用户对于网站追踪的偏好；详情
From——用户的电子邮箱地址；详情
Host(禁止修改)——请求资源所在服务器；详情
If-Match——比较实体标记（ETag）；详情
If-Modified-Since——比较资源的更新时间；详情
If-None-Match——比较实体标记（与 If-Match 相反）；详情
If-Range——资源未更新时发送实体 Byte 的范围请求；详情
If-Unmodified-Since——比较资源的更新时间（与 If-Modified-Since 相反）；详情
Origin(禁止修改)——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；详情
Range——告知服务器返回文件的哪一部分。在一个 Range 首部中，可以一次性请求多个部分，服务器会以 multipart 文件的形式将其返回；详情
Referer(禁止修改)——包含了当前请求页面的来源页面的地址，即表示当前页面是通过此来源页面里的链接进入的；详情
Sec-fetch-*(禁止修改) ——获取元数据标头指示请求的目的地，即如何使用获取的数据。
Upgrade-Insecure-Requests——表示客户端优先选择加密及带有身份验证的响应；详情
User-Agent——浏览器信息；详情

3、Response Headers

Access-Control-*——响应头用于在请求跨域时的处理。详情
Accept-Ranges——是否接受字节范围请求；详情
Age——消息对象在缓存代理中存贮的时长，以秒为单位；详情
Content-Disposition——回复的内容该以何种形式展示，是以内联的形式（预览），还是以附件的形式下载并保存到本地。(inline|attachment)
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；详情
ETag——缓存未更改的资源；链接描述
Expires——包含日期/时间，即在此时候之后，响应过期；详情
Last-Modified——其中包含源头服务器认定的资源做出修改的日期及时间。它通常被用作一个验证器来判断接收到的或者存储的资源是否彼此一致；详情
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；详情
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
Retry-After——表示用户代理需要等待多长时间之后才能继续发送请求
Server——首部包含了处理请求的源头服务器所用到的软件相关信息。；详情
Set-Cookie——服务器端向客户端发送 cookie；详情
SourceMap——HTTP 响应头链接生成的代码到一个 source map，使浏览器能够重建原始的资源然后显示在调试器里。
Strict-Transport-Security——它告诉浏览器只能通过HTTPS访问当前资源；详情
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；详情
Transfer-Encoding(禁止修改)——传递给用户所采用的编码形式（gzip|deflate）；详情
Vary——它决定了对于未来的一个请求头，应该用一个缓存的回复 (response) 还是向源服务器请求一个新的回复；详情
WWW-Authenticate——定义了使用何种验证方式去获取对资源的连接；详情
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；详情

4、Entity Headers (request和reponse中都可能会有)

Allow——枚举资源所支持的 HTTP 方法的集合（GET, POST, HEAD）；详情
Content-Encoding——用于对特定媒体类型的数据进行压缩(gzip|br|deflate)；详情
Content-Language——访问者希望采用的语言或语言组合（需配合html lang="de"）；详情
Content-Length(禁止修改)——发送给接收方的消息主体的大小；详情
Content-Location——替代对应资源的 URI；详情
Content-Range——实体主体的位置范围；详情
Content-Security-Policy——允许站点管理者控制用户代理能够为指定的页面加载哪些资源，这将帮助防止跨站脚本攻击
Content-Type——客户端告诉服务器实际发送的数据类型,服务端告诉客户端返回的内容类型（text/html; charset=utf-8）；详情

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(但是只能缓存get，不能缓存其他类型请求)。
cache FAQ MDN

流程图:

a、判断cache-control或者expires是否有效

max-age值为缓存的毫秒数。

可以看到response-headers中设置了cache-control，并大于0，则下次直接从缓存(from disk cache)中获取

b、Etag判断

当发现Cache-Control设置的毫秒数过期了，则直接发送请求:
——如果响应中包含Etag(服务器生成的值)，则浏览器再次向web服务器发送请求并带上头If-None-Match（Etag的值），web服务器收到请求后发现有头If-None-Match 则与被请求资源的相应校验串进行比对，决定返回200或304(浏览器会从缓存中获取)。
——如果响应中不包含Etag，则进行Last-Modified判断

c、Last-Modified判断

当发现response header中含有Last-Modified，则再次向web服务器请求时带上头 If-Modified-Since，web服务器收到请求后发现有头If-Modified-Since 则与被请求资源的最后修改时间进行比对，然后服务器决定返回200或者304(缓存)

浏览器强制告诉服务器不缓存资源:

//request headers
Cache-Control:max-age=0, no-cache

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。说明请求的资源已经被移动到了由 Location 头部指定的 url 上，是固定的不会再改变
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。但是会丢失请求体
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。
307(Found) 临时性重定向。类似于302。不会丢失请求体
308(Moved Permanently) 永久性重定向。类似于301。不会丢失请求体

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。
502(Bad Gateway) 它表示作为网关或代理的服务器，从上游服务器中接收到的响应是无效的。
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。
504(Gateway Timeout) 表示扮演网关或者代理的服务器无法在规定的时间内获得想要的响应。
510(Not Extended) 一个客户端可以发送一个包含扩展声明的请求，该声明描述了要使用的扩展。如果服务器接收到这样的请求，但是请求不支持任何所描述的扩展，。

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 | POST
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
第三条: 在请求中，不会发送自定义的头部（如X-Modified）

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必须要告诉其他网站，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：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
第三条: 在请求中，发送自定义的头部（如X-Modified）

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）
Access-Control-Request-Method: POST
Access-Control-Request-Headers: Content-Type

//预检请求返回response headers
Access-Control-Allow-Origin: *
Access-Control-Allow-Methods: POST, GET, OPTIONS
Access-Control-Allow-Headers: X-PINGOTHER, Content-Type
Access-Control-Max-Age: 86400

Access-Control-Allow-Origin 表明服务器允许任何其他服务器访问自己。
Access-Control-Allow-Methods 表明服务器允许客户端使用 POST, GET, OPTIONS 方法发起请求。
Access-Control-Allow-Headers 表明服务器允许请求中携带字段 X-PINGOTHER, Content-Type。
Access-Control-Max-Age 表明在86400内，不会再发送预检请求。

然后浏览器接着发送实际请求

POST /resources/post-here/ HTTP/1.1
Content-Type: application/xml; charset=UTF-8

实际请求返回

HTTP/1.1 200 OK
Access-Control-Allow-Origin: *

3、附带身份凭证的请求

一般而言，对于跨域 XMLHttpRequest 或 Fetch 请求，浏览器不会发送身份凭证信息。如果要发送凭证信息，需要设置 XMLHttpRequest 的某个特殊标志位。

var xhr = new XMLHttpRequest();
var url = 'http://xxxxxxxxx';
    
xhr.open('GET', url, true);
xhr.withCredentials = true;  // 设置发送人请求时 携带 cookie凭证
xhr.send();

请求发送

GET /resources/access-control-with-credentials/ HTTP/1.1
Cookie: pageAccess=2

请求返回

HTTP/1.1 200 OK
Access-Control-Allow-Origin: http://foo.example  //在携带凭证的请求中，返回不得设置为*, 必须设置为具体域名
Access-Control-Allow-Credentials: true  //必须携带这个，否则响应内容不会返回给请求的发起者

4、CORS几个response header解释

4.1 Access-Control-Allow-Origin
它的值只有两种，要么*，好么具体的域名 <origin>

4.2 Access-Control-Expose-Headers
在跨域访问时，XMLHttpRequest对象的getResponseHeader()方法只能拿到一些最基本的响应头：
Cache-Control、Content-Language、Content-Type、Expires、Last-Modified、Pragma

无法访问其他的响应头（甚至在控制台network中看不到），如 set-cookie等，如果要访问其他头，则需要服务器设置，将能返回的响应头放入白名单

Access-Control-Expose-Headers: set-cookie

这样浏览器就能够通过getResponseHeader访问set-cookie响应头了

4.3 Access-Control-Max-Age
指定了预检请求的结果能够被缓存多久，在此时间内，不会再发起预检请求。

Access-Control-Max-Age: <seconds>

4.4 Access-Control-Allow-Credentials
指定了当浏览器的credentials设置为true时，是否允许浏览器读取response的内容。