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基于HTTP协议客户端实现WebClient软件包介绍

软件包介绍

WebClient 软件包是 RT-Thread 自主研发的,基于 HTTP 协议的客户端的实现,它提供设备与 HTTP Server 的通讯的基本功能。

软件包目录结构

WebClient 软件包目录结构如下所示:

webclient

+---docs

│ +---figures // 文档使用图片

│ │ api.md // API 使用说明

│ │ introduction.md // 介绍文档

│ │ principle.md // 实现原理

│ │ README.md // 文档结构说明

│ │ samples.md // 软件包示例

│ │ user-guide.md // 使用说明

│ +---version.md // 版本

+---inc // 头文件

+---src // 源文件

+---samples // 示例代码

│ │ webclient_get_sample // GET 请求示例代码

│ +---webclient_post_sample // POST 请求示例代码

│ LICENSE // 软件包许可证

│ README.md // 软件包使用说明

+---SConscript // RT-Thread 默认的构建脚本

软件包功能特点

WebClient 软件包功能特点:

支持 IPV4/IPV6 地址

WebClient 软件包会自动根据传入的 URI 地址的格式判断是 IPV4 地址或 IPV6 地址,并且从其中解析出连接服务器需要的信息,提高代码兼容性。

支持 GET/POST 请求方法

HTTP 有多种请求方法(GET、POST、PUT、DELETE等),目前 WebClient 软件包支持 GET 和 POST 请求方法,这也是嵌入式设备最常用到的两个命令类型,满足设备开发需求。

支持文件的上传和下载功能

WebClient 软件包提供文件上传和下载的接口函数,方便用户直接通过 GET/POST 请求方法上传本地文件到服务器或者下载服务器文件到本地,文件操作需要文件系统支持,使用前需开启并完成文件系统的移植。

支持 HTTPS 加密传输

HTTPS 协议(HyperText Transfer Protocol over Secure Socket Layer)和 HTTP 协议一样是基于 TCP 实现的,实际上是在原有的 HTTP 数据外部添加一层 TLS 加密的封装,从而达到加密传输数据的目的。HTTPS 协议地址区别于 HTTP 地址,是以 https 开头的。WebClient 软件包中的 TLS 加密方式依赖 mbedtls 软件包 实现。

完善的头部数据添加和处理方式

HTTP 头部信息用于确定当前请求或响应的数据和状态信息,在发送 GET/POST 请求时头部的拼接成为用户操作的一大难题,正常的做法是手动逐行输入或使用字符串拼接方式,WebClient 软件包中提供简单的添加发送请求头部信息的方式,方便用户使用。对于请求返回的头部信息,往往用户需要获取头部字段数据,WebClient 软件包同样提供了 通过字段名获取字段数据的方式,方便获取需要的数据。

HTTP 协议介绍

HTTP 协议简述

HTTP (Hypertext Transfer Protocol)协议, 即超文本传输协议,是互联网上应用最为广泛的一种网络协议,由于其简捷、快速的方式,适用于分布式和合作式超媒体信息系统。HTTP 协议是基于 TCP/IP 协议的网络应用层协议。默认端口为 80 端口。协议最新版本是 HTTP 2.0,目前是用最广泛的是 HTTP 1.1。

HTTP 协议是一种请求/响应式的协议。一个客户端与服务器建立连接之后,发送一个请求给服务器。服务器接收到请求之后,通过接收到的信息判断响应方式,并且给予客户端相应的响应,完成整个 HTTP 数据交互流程。

浏览器网页是 HTTP 的主要应用方式,但这不代表 HTTP 只能应用于网页,实际上只要通信的双方遵循 HTTP 协议数据传输合适就可以进行数据交互,比如嵌入式领域设备通过 HTTP 协议与服务器连接。

HTTP 协议特点

无状态协议

HTTP 协议是无状态协议。无状态是指协议对于事件的处理没有记忆能力。这意味着如果后续处理需要前面的信息,则必须重传,这可能导致每次连接传送的数据量增大。这样的好处在于,在服务器不需要先前信息时它的应答就较快。

灵活的数据传输

HTTP 允许传输任意类型的数据对象,传输的数据类型由 Content-Type 加以标记区分。

简单快速

客户端向服务器发送请求时,只需要传送请求方式和路径。由于HTTP协议简单,使得HTTP服务器的程序规模小,因而通信速度很快。

支持 B/S 和 C/S 模式

C/S 结构,即 Client/Server (客户机/服务器)结构。B/S 结构,即 Browser/Server (浏览器/服务器)结构。

HTTP 协议请求信息 Request

客户端发送一个HTTP请求到服务器的请求消息包括: 请求行请求头部空行请求数据四个部分组成。

请求行:用于说明请求类型,用来说明请求类型,要访问的资源以及所使用的HTTP版本;

请求头部:紧接着请求行(即第一行)之后的部分,用来说明服务器要使用的附加信息;

空行:请求头部后面的空行是必须的,区分头部和请求数据;

请求数据:请求数据也叫主体,可以添加任意的其他数据。

如下图是一个 POST 请求的信息:

HTTP 协议响应信息 Response

一般情况下,服务器接收并处理客户端发过来的请求后会返回一个HTTP的响应消息。HTTP响应也由四个部分组成,分别是: 状态行消息报头空行响应数据

状态行:由 HTTP 协议号(HTTP 1.1),响应状态码(200),状态信息(OK)三部分组成;

消息报头:用来说明客户端要使用的一些附加信息(日期,数据长度等);

空行:消息报头后面的空行是必须的,用于区分消息报头和响应数据;

响应数据:服务器返回给客户端的文本信息。

如下图是一个 POST 请求的响应的信息:

HTTP 协议状态码

HTTP 协议中通过返回的状态码信息,判断当前响应状态,WebClient 软件包中也有对状态的获取和判断方式,这里主要介绍常见的状态码的意义。

状态代码有三位数字组成,第一个数字定义了响应的类别,共分五种类别:

1xx:指示信息—表示请求已接收,继续处理

2xx:成功—表示请求已被成功接收、理解、接受

3xx:重定向—要完成请求必须进行更进一步的操作

4xx:客户端错误—请求有语法错误或请求无法实现

5xx:服务器端错误—服务器未能实现合法的请求

常见的状态码有以下几种:

200 OK //客户端请求成功

206 Partial Content //服务器已经成功处理了部分 GET 请求

400 Bad Request //客户端请求有语法错误,不能被服务器所理解

403 Forbidden //服务器收到请求,但是拒绝提供服务

404 Not Found //请求资源不存在,eg:输入了错误的URL

500 Internal Server Error //服务器发生不可预期的错误

503 Server Unavailable //服务器当前不能处理客户端的请求

原作者:RT-Thread软件包手册

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