Hypertext Transfer Protocol

HTTP (Hypertext Transfer Protocol)
Familie:	Internetprotokollfamilie
Einsatzgebiet:	Datenübertragung, Hypertext u. a.
Port:	80/TCP
HTTP im TCP/IP‑Protokollstapel: Anwendung HTTP Transport TCP Internet IP (IPv4, IPv6) Netzzugang Ethernet Token Bus Token Ring FDDI …
Standards:	RFC 1945 (HTTP/1.0, 1996) RFC 2616 (HTTP/1.1, 1999)

Das Hypertext Transfer Protocol (HTTP, dt. Hypertext-Übertragungsprotokoll) ist ein Protokoll zur Übertragung von Daten über ein Netzwerk. Es wird hauptsächlich eingesetzt, um Webseiten aus dem World Wide Web (WWW) in einen Webbrowser zu laden.

HTTP gehört der sogenannten Anwendungsschicht etablierter Netzwerkmodelle an. Die Anwendungsschicht wird von den Anwendungsprogrammen angesprochen, im Fall von HTTP ist das meist ein Webbrowser. Im ISO/OSI-Schichtenmodell entspricht die Anwendungsschicht den Schichten 5–7.

HTTP ist ein zustandsloses Protokoll. Ein zuverlässiges Mitführen von Sitzungsdaten kann erst auf der Anwendungsschicht durch eine Sitzung über eine Session-ID implementiert werden.

Durch Erweiterung seiner Anfragemethoden, Header-Informationen und Statuscodes ist HTTP nicht auf Hypertext beschränkt, sondern wird zunehmend zum Austausch beliebiger Daten verwendet, außerdem ist es Grundlage des auf Dateiübertragung spezialisierten Protokolls WebDAV. Zur Kommunikation ist HTTP auf ein zuverlässiges Transportprotokoll angewiesen, wofür in nahezu allen Fällen TCP verwendet wird.

Geschichte

Ab 1989 entwickelten Roy Fielding, Tim Berners-Lee und andere am CERN das Hypertext Transfer Protocol, zusammen mit den Konzepten URL und HTML, womit die Grundlagen des World Wide Web geschaffen wurden. Erste Ergebnisse dieser Bemühungen war 1991 die Version HTTP 0.9.^[1] Die letztlich im Mai 1996 als RFC 1945 (Request for Comments Nr. 1945) publizierte Anforderung ist als HTTP/1.0 bekannt geworden. 1999 wurde eine zweite Anforderung als RFC 2616 publiziert, die den HTTP/1.1-Standard wiedergibt.^[2]

Aufbau

Die Kommunikationseinheiten in HTTP zwischen Client und Server werden als Nachrichten bezeichnet, von denen es zwei unterschiedliche Arten gibt: die Anfrage (engl. Request) vom Client an den Server und die Antwort (engl. Response) als Reaktion darauf vom Server zum Client.

Jede Nachricht besteht dabei aus zwei Teilen, dem Nachrichtenkopf (engl. Message Header, kurz: Header oder auch HTTP-Header genannt) und dem Nachrichtenkörper (engl. Message Body, kurz: Body). Der Nachrichtenkopf enthält Informationen über den Nachrichtenkörper wie etwa verwendete Kodierungen oder den Inhaltstyp, damit dieser vom Empfänger korrekt interpretiert werden kann. Der Nachrichtenkörper enthält schließlich die Nutzdaten.

Funktionsweise

Wenn auf einer Webseite der Link zur URL http://www.example.net/infotext.html aktiviert wird, so wird an den Computer mit dem Hostnamen www.example.net die Anfrage gerichtet, die Ressource /infotext.html zurückzusenden.

Der Name www.example.net wird dabei zuerst über das DNS-Protokoll in eine IP-Adresse umgesetzt. Zur Übertragung wird über TCP auf den Standard-Port 80 des HTTP-Servers eine HTTP-GET-Anforderung gesendet.

Anfrage:

GET /infotext.html HTTP/1.1
Host: www.example.net

Enthält der Link Zeichen, die in der Anfrage nicht erlaubt sind, werden diese %-kodiert. Zusätzliche Informationen wie Angaben über den Browser, zur gewünschten Sprache etc. können über den Header (Kopfzeilen) in jeder HTTP-Kommunikation übertragen werden. Sobald der Header mit einer Leerzeile (bzw. zwei aufeinanderfolgenden Zeilenenden) abgeschlossen wird, sendet der Computer, der einen Web-Server (an Port 80) betreibt, seinerseits eine HTTP-Antwort zurück. Diese besteht aus den Header-Informationen des Servers, einer Leerzeile und dem tatsächlichen Inhalt der Nachricht, also dem Dateiinhalt der infotext.html-Datei. Übertragen werden normalerweise Dateien in Seitenbeschreibungssprachen wie (X)HTML und alle ihre Ergänzungen, zum Beispiel Bilder, Stylesheets (CSS), Skripte (JavaScript) usw., die meistens von einem Browser in einer lesbaren Darstellung miteinander verbunden werden. Prinzipiell kann jede Datei in jedem beliebigen Format übertragen werden, wobei die „Datei“ auch dynamisch generiert werden kann und nicht auf dem Server als physische Datei vorhanden zu sein braucht (z. B. bei Anwendung von CGI, SSI, JSP, PHP oder ASP.NET). Jede Zeile im Header wird durch den Zeilenumbruch <CR><LF> abgeschlossen. Die Leerzeile nach dem Header darf nur aus <CR><LF>, ohne eingeschlossenes Leerzeichen, bestehen.

Antwort:

HTTP/1.1 200 OK
Server: Apache/1.3.29 (Unix) PHP/4.3.4
Content-Length: (Größe von infotext.html in Byte)
Content-Language: de (nach RFC 3282 sowie RFC 1766)
Connection: close
Content-Type: text/html

(Inhalt von infotext.html)

Der Server sendet eine Fehlermeldung sowie einen Errorcode zurück, wenn die Information aus irgendeinem Grund nicht gesendet werden kann, allerdings werden auch dann Statuscodes verwendet, wenn die Anfrage erfolgreich war, in dem Falle (meistens) 200 OK. Der genaue Ablauf dieses Vorgangs (Anfrage und Antwort) ist in der HTTP-Spezifikation festgelegt.

Protokollversionen

Derzeit werden zwei Protokollversionen, HTTP/1.0 und HTTP/1.1, verwendet. Bei HTTP/1.0 wird vor jeder Anfrage eine neue TCP-Verbindung aufgebaut und nach Übertragung der Antwort standardmäßig vom Server wieder geschlossen. Sind in ein HTML-Dokument beispielsweise zehn Bilder eingebettet, so werden insgesamt elf TCP-Verbindungen benötigt, um die Seite auf einem grafikfähigen Browser aufzubauen. Bei HTTP/1.1 kann ein Client durch einen zusätzlichen Headereintrag (Keep-Alive) den Wunsch äußern, keinen Verbindungsabbau durchzuführen, um die Verbindung erneut nutzen zu können (persistent connection). Die Unterstützung auf Serverseite ist jedoch optional und kann in Verbindung mit Proxies Probleme bereiten. Mittels HTTP-Pipelining können in der Version 1.1 mehrere Anfragen und Antworten pro TCP-Verbindung gesendet werden. Für das HTML-Dokument mit zehn Bildern wird so nur eine TCP-Verbindung benötigt. Da die Geschwindigkeit von TCP-Verbindungen zu Beginn durch Verwendung des Slow-Start-Algorithmus recht gering ist, wird so die Ladezeit für die gesamte Seite signifikant verkürzt. Zusätzlich können bei HTTP/1.1 abgebrochene Übertragungen fortgesetzt werden.

Bei HTTP gehen Informationen aus früheren Anforderungen verloren (zustandsloses Protokoll). Über Cookies in den Header-Informationen können aber Anwendungen realisiert werden, die Statusinformationen (Benutzereinträge, Warenkörbe) zuordnen können. Dadurch werden Anwendungen möglich, die Status- bzw. Sitzungseigenschaften erfordern. Auch eine Benutzerauthentifizierung ist möglich. Normalerweise kann die Information, die über HTTP übertragen wird, auf allen Rechnern und Routern gelesen werden, die im Netzwerk durchlaufen werden. Über HTTPS kann die Übertragung aber verschlüsselt erfolgen.

Eine Möglichkeit zum Einsatz von HTTP/1.1 in Chats ist die Verwendung des MIME-Typs multipart/replace, bei dem der Browser nach Sendung eines Boundary-Codes und einem neuerlichen Content-Length-Headerfeld sowie eines neuen Content-Type-Headerfeldes den Inhalt des Browserfensters neu aufbaut.

Mit HTTP/1.1 ist es neben dem Abholen von Daten auch möglich, Daten zum Server zu übertragen. Mit Hilfe der PUT-Methode können so Webdesigner ihre Seiten direkt über den Webserver per WebDAV publizieren, und mit der DELETE-Methode ist es ihnen möglich, Daten vom Server zu löschen. Außerdem bietet HTTP/1.1 eine TRACE-Methode, mit der der Weg zum Webserver verfolgt und überprüft werden kann, ob die Daten korrekt dorthin übertragen werden. Damit ergibt sich die Möglichkeit, den Weg zum Webserver über die verschiedenen Proxies hinweg zu ermitteln, ein traceroute auf Anwendungsebene.

HTTP-Request-Methoden

GET

ist die gebräuchlichste Methode. Mit ihr wird eine Ressource (z. B. eine Datei) unter Angabe eines URI vom Server angefordert. Als Argumente in dem URI können also auch Inhalte zum Server übertragen werden. Die Länge des URIs ist je nach eingesetztem Server begrenzt und sollte aus Gründen der Abwärtskompatibilität nicht länger als 255 Bytes sein. (siehe unten)

POST

schickt unbegrenzte, je nach physikalischer Ausstattung des eingesetzten Servers, Mengen an Daten zur weiteren Verarbeitung zum Server, diese werden als Inhalt der Nachricht übertragen und können beispielsweise aus Name-Wert-Paaren bestehen, die aus einem HTML-Formular stammen. Es können so neue Ressourcen auf dem Server entstehen oder bestehende modifiziert werden. POST-Daten werden im Allgemeinen nicht von Caches zwischengespeichert. Zusätzlich können bei dieser Art der Übermittlung auch Daten wie in der GET-Methode an den URI gehängt werden. (siehe unten)

HEAD

weist den Server an, die gleichen HTTP-Header wie bei GET, nicht jedoch den eigentlichen Dokumentinhalt (Body) zu senden. So kann zum Beispiel schnell die Gültigkeit einer Datei im Browsercache geprüft werden.

PUT

dient dazu eine Ressource (z. B. eine Datei) unter Angabe des Ziel-URIs auf einen Webserver hochzuladen.

DELETE

löscht die angegebene Ressource auf dem Server. Heute ist das, ebenso wie PUT, kaum implementiert bzw. in der Standardkonfiguration von Webservern abgeschaltet, beides erlangt jedoch mit RESTful Web Services und der HTTP-Erweiterung WebDAV neue Bedeutung.

TRACE

liefert die Anfrage so zurück, wie der Server sie empfangen hat. So kann überprüft werden, ob und wie die Anfrage auf dem Weg zum Server verändert worden ist – sinnvoll für das Debugging von Verbindungen.

OPTIONS

liefert eine Liste der vom Server unterstützen Methoden und Features.

CONNECT

wird von Proxyservern implementiert, die in der Lage sind, SSL-Tunnel zur Verfügung zu stellen.

RESTful Web Services verwenden die unterschiedlichen Request-Methoden zur Realisierung von Web-Services. Insbesondere werden dafür die HTTP-Request-Methoden GET, POST, PUT und DELETE verwendet.

WebDAV fügt folgende Methoden zu HTTP hinzu: PROPFIND, PROPPATCH, MKCOL, COPY, MOVE, LOCK, UNLOCK

Argumentübertragung

Häufig will der Nutzer einer Website spezielle Informationen senden. Dazu stellt HTTP prinzipiell zwei Möglichkeiten zur Verfügung:

1. HTTP-GET: Die Daten sind Teil der URL und bleiben deshalb beim Speichern oder der Weitergabe des Links erhalten.
2. HTTP-POST: Übertragung der Daten mit einer speziell dazu vorgesehenen Anfrageart im HTTP-Body, so dass sie in der URL nicht sichtbar sind.

Die zu übertragenden Daten müssen ggf. URL-kodiert werden, d. h. reservierte Zeichen müssen mit „%<Hex-Wert>“ und Leerzeichen mit „+“ dargestellt werden.

HTTP GET

Hier werden die Parameter-Wertepaare durch das Zeichen ? in der URL eingeleitet. Oft wird diese Vorgehensweise gewählt, um eine Liste von Parametern zu übertragen, die die Gegenstelle bei der Bearbeitung einer Anfrage berücksichtigen soll. Häufig besteht diese Liste aus Wertepaaren, welche durch das &-Zeichen voneinander getrennt sind. Die jeweiligen Wertepaare sind in der Form Parametername=Parameterwert aufgebaut. Seltener wird das Zeichen ; zur Trennung von Einträgen der Liste benutzt.^[3]

Ein Beispiel: Auf der Startseite von Wikipedia wird in das Eingabefeld der Suche „Katzen“ eingegeben und auf die Schaltfläche „Artikel“ geklickt. Der Browser sendet folgende oder ähnliche Anfrage an den Server:

GET /wiki/Spezial:Search?search=Katzen&go=Artikel HTTP/1.1
Host: de.wikipedia.org
…

Dem Wikipedia-Server werden zwei Wertepaare übergeben:

Argument	Wert
search	Katzen
go	Artikel

Diese Wertepaare werden in der Form

Argument1=Wert1&Argument2=Wert2

mit vorangestelltem ? an die geforderte Seite angehängt.

Dadurch „weiß“ der Server, dass der Nutzer den Artikel Katzen betrachten will. Der Server verarbeitet die Anfrage, sendet aber keine Datei, sondern leitet den Browser mit einem Location-Header zur richtigen Seite weiter, etwa mit:

HTTP/1.0 302 Moved Temporarily
Date: Fri, 13 Jan 2006 15:12:44 GMT
Location: http://de.wikipedia.org/wiki/Katzen
…

Der Browser befolgt diese Anweisung und sendet aufgrund der neuen Informationen eine neue Anfrage, etwa:

GET /wiki/Katzen HTTP/1.1
Host: de.wikipedia.org
…

Und der Server antwortet und gibt den Artikel Katzen aus, etwa:

HTTP/1.0 200 OK
Date: Fri, 13 Jan 2006 15:12:48 GMT
Last-Modified: Tue, 10 Jan 2006 11:18:20 GMT
Content-Language: de
Content-Type: text/html; charset=utf-8

Die Katzen (Felidae) sind eine Familie aus der Ordnung der Raubtiere (Carnivora)
innerhalb der Überfamilie der Katzenartigen (Feloidea).
…

Der Datenteil ist meist länger, hier soll nur das Protokoll betrachtet werden.

HTTP POST

Da sich die Daten nicht in der URL befinden, können per POST große Datenmengen, z. B. Bilder, übertragen werden.

Im folgenden Beispiel wird wieder der Artikel Katzen angefordert, doch diesmal verwendet der Browser aufgrund eines modifizierten HTML-Codes (method="POST") eine POST-Anfrage. Die Variablen stehen dabei nicht in der URL, sondern gesondert im Body-Teil, etwa:

POST /wiki/Spezial:Search HTTP/1.1
Host: de.wikipedia.org
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded
Content-Length: 24

search=Katzen&go=Artikel

Auch das versteht der Server und antwortet wieder mit beispielsweise folgendem Text:

HTTP/1.0 302 Moved Temporarily
Date: Fri, 13 Jan 2006 15:32:43 GMT
Location: http://de.wikipedia.org/wiki/Katzen
…

HTTP-Statuscodes

→ Hauptartikel: HTTP-Statuscode

Jede HTTP-Anfrage wird vom Server mit einem HTTP-Statuscode beantwortet. Er gibt zum Beispiel Informationen darüber, ob die Anfrage erfolgreich bearbeitet wurde, oder teilt dem Client, also etwa dem Browser, im Fehlerfall mit, wo (z. B. Umleitung) bzw. wie (z. B. mit Authentifizierung) er die gewünschten Informationen (wenn möglich) erhalten kann.

1xx	Informationen
Die Bearbeitung der Anfrage dauert trotz der Rückmeldung noch an. Eine solche Zwischenantwort ist manchmal notwendig, da viele Clients nach einer bestimmten Zeitspanne (Timeout) automatisch annehmen, dass ein Fehler bei der Übertragung oder Verarbeitung der Anfrage aufgetreten ist, und mit einer Fehlermeldung abbrechen.
2xx	Erfolgreiche Operation
Die Anfrage wurde bearbeitet und die Antwort wird an den Anfragesteller zurückgesendet.
3xx	Umleitung
Um eine erfolgreiche Bearbeitung der Anfrage sicherzustellen, sind weitere Schritte seitens des Clients erforderlich. Das ist zum Beispiel der Fall, wenn eine Webseite vom Betreiber umgestaltet wurde, so dass sich eine gewünschte Datei nun an einem anderen Platz befindet. Mit der Antwort des Servers erfährt der Client im Location-Header, wo sich die Datei jetzt befindet.
4xx	Client-Fehler
Bei der Bearbeitung der Anfrage ist ein Fehler aufgetreten, der im Verantwortungsbereich des Clients liegt. Ein 404 tritt beispielsweise ein, wenn ein Dokument angefragt wurde, das auf dem Server nicht existiert. Ein 403 weist den Client darauf hin, dass es ihm nicht erlaubt ist, das jeweilige Dokument abzurufen. Es kann sich zum Beispiel um ein vertrauliches oder nur per HTTPS zugängliches Dokument handeln.
5xx	Server-Fehler
Es ist ein Fehler aufgetreten, dessen Ursache beim Server liegt. Zum Beispiel bedeutet 501, dass der Server nicht über die erforderlichen Funktionen (d. h. zum Beispiel Programme oder andere Dateien) verfügt, um die Anfrage zu bearbeiten.

Zusätzlich zum Statuscode enthält der Header der Server-Antwort eine Beschreibung des Fehlers in englischsprachigem Klartext. Zum Beispiel ist ein Fehler 404 an folgendem Header zu erkennen:

HTTP/1.1 404 Not Found
…

HTTP-Authentifizierung

→ Hauptartikel: HTTP-Authentifizierung

Stellt der Webserver fest, dass für eine angeforderte Datei Benutzername oder Passwort nötig sind, meldet er das dem Browser mit dem Statuscode 401 Unauthorized und dem Header WWW-Authenticate. Dieser prüft, ob die Angaben vorliegen, oder präsentiert dem Anwender einen Dialog, in dem Name und Passwort einzutragen sind, und überträgt diese an den Server. Stimmen die Daten, wird die entsprechende Seite an den Browser gesendet. Es wird nach RFC 2617 unterschieden in:

Basic Authentication

Die Basic Authentication ist die häufigste Art der HTTP-Authentifizierung. Der Webserver fordert eine Authentifizierung an, der Browser sucht daraufhin nach Benutzername/Passwort für diese Datei und fragt gegebenenfalls den Benutzer. Anschließend sendet er die Authentifizierung mit dem Authorization-Header in der Form Benutzername:Passwort Base64-codiert an den Server.

Digest Access Authentication

Bei der Digest Access Authentication sendet der Server zusätzlich mit dem WWW-Authenticate-Header eine eigens erzeugte zufällige Zeichenfolge („nonce“). Der Browser berechnet den Hashcode der gesamten Daten (Benutzername, Passwort, erhaltener Zeichenfolge, HTTP-Methode und angeforderter URI) und sendet sie im Authorization-Header zusammen mit dem Benutzernamen und der zufälligen Zeichenfolge zurück an den Server, der diese mit der selbst berechneten Prüfsumme vergleicht. Ein Abhören der Kommunikation nützt hier einem Angreifer nichts, da sich durch die Verschlüsselung mit dem Hashcode die Daten nicht rekonstruieren lassen und für jede Anforderung anders lauten.

Siehe auch

• Request Cycle
• SOAP
• XML
• Zeichenkodierung
• Content Negotiation
• HTTP ETag
• Webcache
• HTTPS (Hypertext Transfer Protocol Secure)
• Liste der HTTP-Headerfelder

Einzelnachweise

1. ↑ Tim Berners-Lee: The Original HTTP as defined in 1991. In: www.w3.org, abgerufen am 13. November 2010.
2. ↑ Hypertext Transfer Protocol - HTTP/1.1. In: tools.ietf.org.
3. ↑ Ampersands in URI attribute values in der W3C-HTML 4.01 Specification, Appendix B: Performance, Implementation, and Design Notes

Weblinks

• RFC 1945 (Hypertext Transfer Protocol – HTTP/1.0)
• RFC 2616 (Hypertext Transfer Protocol – HTTP/1.1)
• Arbeitsgruppe der IETF zur Weiterentwicklung von HTTP
• HTTP-Anfrage- und Antwort-Header ansehen (englisch)
• HTTP-Header mehrerer URLs gleichzeitig ausgeben
• HttpTea, ein HTTP-Analysator (Freeware, englisch)
• Links zum Thema HTTP im Open Directory Project