Hypertext Transfer Protocol

Nach etablierten Schichtenmodellen zur Einordnung von Netzwerkprotokollen nach ihren grundlegenderen oder abstrakteren Aufgaben wird HTTP der sogenannten Anwendungsschicht zugeordnet. Diese wird von den Anwendungsprogrammen angesprochen, im Fall von HTTP ist das meist ein Webbrowser. Im ISO/OSI-Schichtenmodell entspricht die Anwendungsschicht der 7. Schicht.

Das bis 2019 verwendete Logo der IETF-Arbeitsgruppe

HTTP ist ein zustandsloses Protokoll. Informationen aus früheren Anforderungen gehen verloren. Ein zuverlässiges Mitführen von Sitzungsdaten kann erst auf der Anwendungsschicht durch eine Sitzung über einen Sitzungsbezeichner implementiert werden. Über Cookies in den Header-Informationen können aber Anwendungen realisiert werden, die Statusinformationen (Benutzereinträge, Warenkörbe) zuordnen können. Dadurch werden Anwendungen möglich, die Status- beziehungsweise Sitzungseigenschaften erfordern. Auch eine Benutzerauthentifizierung ist möglich. Bis HTTP/2 kann die Information, die über HTTP übertragen wird, normalerweise auf allen Rechnern und Routern gelesen werden, die im Netzwerk durchlaufen werden. Über HTTPS jedoch kann die Übertragung verschlüsselt erfolgen. HTTP/3 baut auf QUIC auf, das eine TLS Kodierung erzwingt.

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 bis zu HTTP/2 in nahezu allen Fällen TCP verwendet wird. HTTP/3 setzt auf QUIC auf, welches seinerseits auf UDP basiert.

Derzeit werden hauptsächlich zwei Protokollversionen, HTTP/1.0 und HTTP/1.1, verwendet. Neuere Versionen alltäglicher Webbrowser wie Chromium, Chrome, Opera, Firefox, Edge und Internet Explorer sind darüber hinaus bereits kompatibel zu der neu eingeführten Version 2 des HTTP (HTTP/2).

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

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

Beispiel einer Transaktion, ausgeführt mit Telnet

Wenn in einem Web Browser der Link zur URL http://www.example.net/infotext.html aktiviert wird, so wird an den Rechner 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. Mit dem „Host“-Feld lassen sich verschiedene DNS-Namen unter der gleichen IP-Adresse unterscheiden. Unter HTTP/1.0 ist es optional, unter HTTP/1.1 jedoch erforderlich. Sobald der Header mit einer Leerzeile (beziehungsweise zwei aufeinanderfolgenden Zeilenenden) abgeschlossen wird, sendet der Rechner, 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 Dateien normalerweise 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 (zum Beispiel 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:

Der Server sendet eine Fehlermeldung sowie einen Fehlercode 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.

Sir Tim Berners-Lee gilt als Begründer des Webs und entwickelte auch HTTP mit.

Ab 1989 entwickelten Tim Berners-Lee und sein Team am CERN, dem europäischen Kernforschungszentrum in der Schweiz, 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.[13]

HTTP/3

HTTP bis Version 2 stützt sich auf das Transmission Control Protocol (TCP) als Transportprotokoll. TCP bestätigt den Erhalt jedes Datenpakets. Dies führt dazu, dass im Falle eines Paketverlustes alle anderen Pakete auf die erneute Übertragung des verloren gegangenen warten müssen (Head-of-Line Blocking).[22]

Google arbeitet seit 2012 an einer Alternative unter dem Namen QUIC, was von der IETF übernommen und im Jahr 2021 standardisiert wurde. QUIC ist ein Transportprotokoll, das auf das verbindungslose UDP aufbaut und darin fehlende Eigenschaften wie Zuverlässigkeit und verbindungsorientierte Kommunikation bereitstellt. Verbindungen sind verschlüsselt, wofür QUIC TLS Version 1.3 einsetzt. QUIC unterstützt das Multiplexing von mehreren Datenströmen und umgeht dabei das Head-of-Line Blocking. Falls ein Paket bei QUIC verloren geht, blockiert es nur die Ströme, die in dem jeweiligen Paket enthalten waren.[23] Die Verbindungsaushandlung von QUIC ist darauf optimiert, die Latenz zur Übertragung der eigentlichen Nutzdaten zu verringern.

Im November 2018 beschloss die IETF, dass HTTP über QUIC den Namen HTTP/3 tragen soll.[24] Im Juni 2022 wurde HTTP/3 als RFC 9114[11] standardisiert.[12]

Auch bei HTTP/3 werden Datenströme getrennt verarbeitet. Geht ein Paket unterwegs verloren, betrifft es nicht mehr alle Datenströme, wie es bei HTTP/2 der Fall ist. Bei HTTP/3 wird der betroffene Strom warten, bis das fehlende Paket eintrifft. HTTP/3 ist generell verschlüsselt und verspricht deutliche Geschwindigkeitsvorteile gegenüber HTTP/2 mit TLS.[25][26]

Google Chrome Canary war ab Mitte 2019 der erste verfügbare Browser, der eine experimentelle QUIC- und HTTP/3-Unterstützung integriert hatte. cURL zog bald nach. Die Vorab-Versionen von Firefox (nightly und beta) versuchen seit April 2021 automatisch, HTTP/3 zu verwenden, wenn es vom Webserver angeboten wird. Webserver können die Unterstützung anzeigen, indem sie den Alt-Svc-Antwortheader verwenden oder die HTTP/3-Unterstützung mit einem HTTPS DNS-Eintrag ankündigen.

GET

ist die gebräuchlichste Methode. Mit ihr wird eine Ressource (zum Beispiel eine Datei) unter Angabe eines URI vom Server angefordert. Als Argumente in dem URI können auch Inhalte zum Server übertragen werden, allerdings soll laut Standard eine GET-Anfrage nur Daten abrufen und sonst keine Auswirkungen haben (wie Datenänderungen auf dem Server oder ausloggen). (siehe unten)

POST

schickt Daten (z. B. den Inhalt einer Datei) 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 Nachrichtenrumpf mit dem eigentlichen Dokumentinhalt zu senden. So kann zum Beispiel schnell die Gültigkeit einer Datei im Browser-Cache geprüft werden, und Dateigrößen können im Voraus abgerufen und durch die Content-Length-Zeile erlesen werden.

PUT

dient dazu, eine Ressource (zum Beispiel eine Datei) unter Angabe des Ziel-URIs auf einen Webserver hochzuladen. Besteht unter der angegebenen Ziel-URI bereits eine Ressource, wird diese ersetzt, ansonsten neu erstellt.

PATCH

Ändert ein bestehendes Dokument ohne dieses wie bei PUT vollständig zu ersetzen. Wurde durch RFC 5789 spezifiziert.[27]

DELETE

löscht die angegebene Ressource auf dem Server.

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 unterstützten Methoden und Merkmale.

CONNECT

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

RESTful Web Services verwenden die unterschiedlichen Anfragemethoden zur Realisierung von Webservices. Insbesondere werden dafür die HTTP-Anfragemethoden GET, POST, PUT/PATCH und DELETE verwendet.

WebDAV fügt die Methoden PROPFIND, PROPPATCH, MKCOL, COPY, MOVE, LOCK und UNLOCK zu HTTP hinzu.

Häufig will ein Nutzer Informationen an eine Website senden. Dazu stellt HTTP prinzipiell zwei Möglichkeiten zur Verfügung:

HTTP-GET

Die Daten sind Teil der URL und bleiben deshalb beim Speichern oder der Weitergabe des Links erhalten. Sie müssen URL-kodiert werden, das heißt reservierte Zeichen müssen mit „%<Hex-Wert>“ und Leerzeichen mit „+“ dargestellt werden.

HTTP-POST

Übertragung der Daten mit einer speziell dazu vorgesehenen Anfrageart im HTTP-Nachrichtenrumpf, so dass sie in der URL nicht sichtbar sind.

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

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

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

HTTP/1.1 200 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).
…

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

HTTP/1.1 302 Found
Date: Fri, 13 Jan 2006 15:32:43 GMT
Location: http://de.wikipedia.org/wiki/Katzen
…

Mit Fehler 404 kommen Web-Nutzer am häufigsten in Berührung

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 (zum Beispiel Umleitung) beziehungsweise wie (zum Beispiel 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 (Zeitüberschreitung) 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 (das heißt 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

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[29] 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. Base64 bietet keinen kryptographischen Schutz, daher kann dieses Verfahren nur beim Einsatz von HTTPS als sicher angesehen werden.

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 aufgrund der verwendeten kryptologischen Hashfunktion aus dem Hashcode die Daten nicht rekonstruieren lassen und für jede Anforderung anders lauten.

Um die übertragene Datenmenge zu verringern, kann ein HTTP-Server seine Antworten komprimieren. Ein Client muss bei einer Anfrage mitteilen, welche Kompressionsverfahren er verarbeiten kann. Dazu dient der Header Accept-Encoding (etwa Accept-Encoding: gzip, deflate). Der Server kann dann die Antwort mit einem vom Client unterstützten Verfahren komprimieren und gibt im Header Content-Encoding das verwendete Kompressionsverfahren an.

HTTP-Kompression spart vor allem bei textuellen Daten (HTML, XHTML, CSS, Javascript-Code, XML, JSON) erhebliche Datenmengen, da sich diese gut komprimieren lassen. Bei bereits komprimierten Daten (etwa gängige Formate für Bilder, Audio und Video) ist die (erneute) Kompression nutzlos und wird daher üblicherweise nicht benutzt.

In Verbindung mit einer mit TLS verschlüsselten Kommunikation führt die Komprimierung allerdings zum BREACH-Exploit, wodurch die Verschlüsselung gebrochen werden kann.

HTTP als textbasiertes Protokoll wird nicht nur zur Übertragung von Webseiten verwendet, es kann auch in eigenständigen Applikationen, den Webservices, verwendet werden. Dabei werden die HTTP-eigenen Befehle wie GET und POST für CRUD-Operationen weiterverwendet. Dies hat den Vorteil, dass kein eigenes Protokoll für die Datenübertragung entwickelt werden muss. Beispielhaft wird dies bei REST eingesetzt.

• Liste der HTTP-Headerfelder
• Request Cycle
• SOAP
• Extensible Markup Language (XML)
• Zeichenkodierung
• Content Negotiation
• HTTP ETag
• HTTP Caching

Commons: Hypertext Transfer Protocol – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Wikiversity: Kurs:Internet und Verschluesselung/World Wide Web/HTTP – Kursmaterialien

• Arbeitsgruppe der IETF zur Weiterentwicklung von HTTP.
• HttpTea, ein HTTP-Analysator. (Freeware) httptea.sourceforge.net (englisch)
• Linkkatalog zum Thema HTTP bei curlie.org (ehemals DMOZ)
• Microsofts ausführlicher Bericht zu http 2.0. (englisch)

1. RFC 1945 – Hypertext Transfer Protocol – HTTP/1.0. Mai 1996 (englisch).
2. RFC 2616 – Hypertext Transfer Protocol – HTTP/1.1. 1999 (englisch).
3. RFC 7230 – HTTP/1.1: Message Syntax and Routing. 2014 (englisch).
4. RFC 7231 – HTTP/1.1: Semantics and Content. 2014 (englisch).
5. RFC 7232 – HTTP/1.1: Conditional Requests. 2014 (englisch).
6. RFC 7233 – HTTP/1.1: Range Requests. 2014 (englisch).
7. RFC 7234 – HTTP/1.1: Caching. 2014 (englisch).
8. RFC 7235 – HTTP/1.1: Authentication. 2014 (englisch).
9. RFC 7541 – Header Compression 2. Mai 2015 (englisch).
10. RFC 9113 – Hypertext Transfer Protocol – HTTP/2. 2022 (englisch).
11. RFC 9114 – HTTP/3. Juni 2022 (englisch).
12. IETF erhebt HTTP/3 zum RFC. heise.de; abgerufen am 13. Juni 2022.
13. Tim Berners-Lee: The Original HTTP as defined in 1991. w3.org; abgerufen am 13. November 2010.
14. RFC 7540 – Hypertext Transfer Protocol Version 2 (HTTP/2). Mai 2015 (englisch).
15. RFCs für HTTP/2 festgelegt und -geschrieben. iX, News, 15. Mai 2015.
16. Christian Kirsch: Microsoft bringt eigenen Vorschlag für HTTP 2. heise.de, 29. März 2012, abgerufen am 4. April 2012.
17. Christian Kirsch: Googles SPDY soll das Web beschleunigen. heise.de, 13. November 2009; abgerufen am 4. April 2012
18. Entwurf der Spezifikation von HPACK (Memento vom 31. Oktober 2014 im Internet Archive) (dem Header-Kompressionsalgorithmus für HTTP/2). HTTP-Arbeitsgruppe der IETF
19. HTTP/2 – schneller surfen mit neuer Protokollversion. pcwelt.de, 30. Januar 2016, abgerufen am 21. Februar 2018.
20. M. Belshe, R. Peon, M. Thomson: Hypertext Transfer Protocol Version 2, Use of TLS Features. Archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 15. Juli 2013; abgerufen am 10. Februar 2015.
21. Firefox 36 implementiert HTTP/2
22. Was ist HTTP? Abgerufen am 25. März 2021.
23. RFC 9000 – QUIC: A UDP-Based Multiplexed and Secure Transport. Mai 2021, Abschnitt 13 (englisch).
24. IETF: HTTP über Quic wird zu HTTP/3. In: golem.de. 12. November 2018, abgerufen am 27. April 2019.
25. Kim Rixecker: HTTP/3: Wir erklären die nächste Version des Hypertext Transfer Protocols. In: t3n Magazin. 13. August 2021, abgerufen am 19. August 2021.
26. Tonino Jankov: Was ist HTTP/3? – Hintergrundinformationen über das schnelle neue UDP-basierte Protokoll. In: Kinsta. 18. Mai 2021, abgerufen am 19. August 2021.
27. RFC 5789 – PATCH Method for HTTP. März 2010 (englisch).
28. Appendix B: Performance, Implementation, and Design Notes. In: World Wide Web Consortium [W3C] (Hrsg.): HTML 4.01 Specification. 24. Dezember 1999, B.2.2: Ampersands in URI attribute values (w3.org).
29. RFC 2617 – HTTP Authentication: Basic and Digest Access Authentication. Juni 1999 (englisch).