掀開斷點續傳那一層面紗（下載篇）

本文轉載自查看原文 2017-05-09 18:15 2690 PHP/ php/ 網絡協議

1、簡介

　　這一篇文章主要介紹的是http協議下載時的斷點續傳，詳細到各個步驟。主要步驟有：DNS查找、TCP三次握手、http請求發送、TCP協議數據傳輸、暫停后的狀態、繼續下載、TCP三次握手、http請求發送、數據傳輸、。。。、下載成功發送http響應信息、TCP四次握手斷開連接。

2、原理知識

　　2.1、問答問答

　　問：什么是斷點續傳？斷點續傳的原理是什么？

　　答：斷點續傳就是信號中斷后(掉線或關機等)，下次能夠從上次的地方接着傳送(一般指下載或上傳)，不支持斷點續傳就意味着下次下載或上傳必須從零開始。http協議中的斷點續傳是基於Http頭Range以及Content-Range。HTTP頭中一般斷點下載時才用到Range和Content-Range實體頭，Range用戶請求頭中，指定第一個字節的位置和最后一個字節的位置，如（ Range:200-300或者Range:200- ）；Content-Range用於響應頭。通俗的來講就是文件大小為10，這次下載了3，被中斷了，下次繼續下載時則將指針移到3位置，從3開始下載，最終將整個文件下載下來。

　　2.2、簡單http下載文件

　　請求下載整個文件:
　　GET /test.rar HTTP/1.1
　　Connection: close
　　Host: 192.168.95.11
　　Range: bytes=0-801 //一般請求下載整個文件是bytes=0- 或不用這個頭
　　一般正常回應：
　　HTTP/1.1 200 OK
　　Content-Length: 801
　　Content-Type: application/octet-stream
　　Content-Range: bytes 0-800/801 //801:文件總大小

　　2.3、重要的幾個頭

　　響應頭：

　　Content-type：Content-type 告訴瀏覽器文件的MIME 類型，這是非常重要的一個響應頭了，MIME種類繁多。很可能會在程序中漏掉一些MIME類型，表示全部為 content-type:application/octet-stream（字節流）

　　Content-Disposition：是 MIME 協議的擴展，MIME 協議指示 MIME 用戶代理如何顯示附加的文件。當 Internet Explorer 接收到頭時，它會激活文件下載對話框，它的文件名框自動填充了頭中指定的文件名。嗯,就是這個頭喲,激活彈出提示下載框，一般這樣寫content-disposition:attachment; filename=name

　　 Content-Length：" Content-Length: 321" 就是告訴瀏覽器這個文件的大小是321字節,其實我發現好像不設置這個頭,瀏覽器也能自己識別

　　 Pragma Cache-control：把這2個頭都設置成public 告訴瀏覽器緩存，我一般設置 cache-control:public

　　Content-Range：字段說明服務器返回了文件的某個范圍及文件的總長度。這時Content-Length字段就不是整個文件的大小了，而是對應文件這個范圍的字節數，這一點一定要注意。一般格式，Content-Range: bytes 500-999/1000

　　響應頭：　

　　Range：可以請求實體的一個或者多個子范圍。

　　例如：
　　表示頭500個字節：bytes=0-499
　　表示第二個500字節：bytes=500-999
　　表示最后500個字節：bytes=-500
　　表示500字節以后的范圍：bytes=500-　　【下載斷點續傳（一般range格式為500-）】
　　第一個和最后一個字節：bytes=0-0,-1
　　同時指定幾個范圍：bytes=500-600,601-999
　　但是服務器可以忽略此請求頭，如果無條件GET包含Range請求頭，響應會以狀態碼206（PartialContent）返回而不是以200（OK）。【206表示服務器已經完成get的部分請求，即表示斷點續傳】

3、支持斷點續傳的文件下載類

類中含有注釋，這里不再多解釋了

FileDownload.class.php

  1 <?PHP
  2 #文件下載（支持斷點續傳）
  3 class FileDownload
  4 {
  5     #下載速度
  6     private $_speed = 512;
  7 
  8     /**
  9     * @desc 下載文件
 10     *  
 11     * @param $file string 下載的文件路徑
 12     * @param $name string 保存文件時的文件名，不寫則最終下載文件默認為原文件名
 13     * @param $reload bool 是否使用斷點續傳方式下載
 14     */
 15     public function download($file, $name='', $reload=false)
 16     {
 17         if(file_exists($file))  #判斷文件是否存在
 18         {
 19             if($name == '')     #判斷命名參數是否存在
 20             {
 21                 $name = basename($file);    #采用原文件名進行存儲
 22             }
 23             $fHandle = fopen($file, 'rb');   #只讀方式打開;為移植性考慮，使用b標記打開文件（不同系統有不同換行符）
 24             $fileSize = filesize($file);    #文件大小
 25             $ranges = $this->getRange($fileSize);  #斷點續傳時，先查看下載的區間范圍
 26             header('cache-control:public');         #可以被任何緩存所緩存
 27             header('content-type:application/octet-stream');  #告訴瀏覽器響應的對象的類型（字節流、瀏覽器默認使用下載方式處理）
 28             header('content-disposition:attachment; filename='.$name); #不打開此文件，刺激瀏覽器彈出下載窗口
 29             #判斷是否使用續傳方式進行下載
 30             #且請求頭ranges不能為null（為null表示第一次請求下載）
 31             if($reload && $ranges!=null)
 32             {
 33                 header('HTTP/1.1 206 Partial Content');     #發送自定義報文 206續傳狀態碼
 34                 header('Accept-Ranges:bytes');              #表明服務器支持Range請求，所支持的單位是字節
 35                 # 剩余長度 
 36                 header(sprintf('content-length:%u',$ranges['end']-$ranges['start'])); 
 37                 # range信息 
 38                 header(sprintf('content-range:bytes %s-%s/%s', $ranges['start'], $ranges['end'], $fileSize));  
 39                 # fHandle指針跳到斷點位置 
 40                 fseek($fHandle, sprintf('%u', $ranges['start'])); 
 41             }
 42             else
 43             {
 44                 header('HTTP/1.1 200 OK'); 
 45                 header('content-length:'.$fileSize);
 46             }
 47             while(!feof($fHandle))
 48             { 
 49                 echo fread($fHandle, round($this->_speed*1024,0)); 
 50                 ob_flush();    #把數據從PHP的緩沖中釋放出來
 51                 //sleep(2); // 用於測試,減慢下載速度 
 52             } 
 53             ($fHandle!=null) && fclose($fHandle);
 54         }
 55         else
 56         {
 57             #沒文件
 58             header("HTTP/1.1 404 Not Found");
 59             return false;
 60         }
 61     }
 62 
 63     /**
 64     * @desc 獲取請求頭部range信息
 65     *
 66     * @param $fileSize int 該文件的大小
 67     *
 68     * @return array|null 返回range信息或者null
 69     */
 70     public function getRange($fileSize)
 71     {
 72         if(isset($_SERVER['HTTP_RANGE']) && !empty($_SERVER['HTTP_RANGE']))
 73         {
 74             #請求頭部range信息  Range: bytes=41078-\r\n
 75             $range = $_SERVER['HTTP_RANGE']; 
 76             $range = preg_replace('/[\s|,].*/', '', $range); 
 77             $range = explode('-', substr($range, 6));       #只需將41078-進行分割變成數組
 78             #斷點續傳頭部range信息都是為 4444- 這種形式 ，因此切割后形成的數組就只有兩個元素
 79             $range = array_combine(array('start','end'), $range); 
 80             if(empty($range['start']))
 81             { 
 82                 $range['start'] = 0; 
 83             } 
 84             if(empty($range['end']))
 85             { 
 86                 $range['end'] = $fileSize; 
 87             } 
 88             return $range; 
 89         }
 90         return null;    #第一次請求沒有range信息
 91     }
 92 
 93     /**
 94     * @desc 設置文件下載速度
 95     *
 96     * @param $speed int 下載速度
 97     */
 98     public function setSpeed($speed)
 99     { 
100         if(is_numeric($speed) && $speed>16 && $speed<4096)
101         { 
102             $this->_speed = $speed; 
103         } 
104     } 
105 
106 }
107 
108 ?>

4、測試並分析其中的步驟

　　4.1、前提准備工作

將上面類文件中第六行下載速度更改為10
去掉上面類文件第51行的注釋，使它有延遲
使用火狐瀏覽器進行下載測試
使用Wireshark抓包工具進行抓包分析
test.php文件

1 <?php
2 include 'FileDownload.class.php';
3 $a=new FileDownload();
4 #不支持斷點續傳
5 #$b=$a->download('./aa.txt','bb.txt');  
6 #支持斷點續傳
7 #$b=$a->download('./aa.txt','bb.txt',1);    
8 ?>

　　開始測試：

　　4.2、測試支持斷點續傳下載

　　執行步驟：

　　1、打開抓包工具進行監控

　　2、用火狐瀏覽器進行訪問，Enter下載

　　3、確認下載

　　4、中途暫停兩次，最后下載成功

成功下載！

　　分析抓包：

　　1、首先Enter，第一步當然是進行DNS查找啦。這里就不展開講了，可以參考這里的內容http://www.cnblogs.com/phpstudy2015-6/p/6810130.html#_label18

　　2、拿到域名對應的IP后，瀏覽器向服務器80端口發起TCP的連接請求，請看下面的抓包圖-1，一到三行尾TCP連接，即TCP三次握手。具體可以參考我寫的這篇文章http://www.cnblogs.com/phpstudy2015-6/p/6810130.html#_label2

抓包圖-1

　　3、TCP連接后，瀏覽器發起一個HTTP請求，即抓包圖-1中的第4行。下圖是該http GET請求。第一次請求不存在信息頭range

http請求圖　

　　4、http請求后，開始TCP數據傳輸，請看上面的抓包圖-1，第5行后就開始有順序的進行tcp層數據傳輸（192.168.95.11Web主機連續發送兩次數據給192.168.95.10瀏覽器；瀏覽器接收並回應一次Web主機，告訴Web主機已經收到數據並且完整無誤，可以繼續傳輸！）

　　5、此時暫停下載,。請看下面的抓包圖-2，第72行的時候，暫停下載（即斷開與Web服務器的連接）。因為這是突然斷開的，Web主機並不知道瀏覽器已經斷開了，所以還一直發送數據給瀏覽器（73~76），但是Web服務器沒有收到瀏覽器的回應，最后它也不發數據，大家分手了。

　　這個請求最后是沒有收到Web服務器的http響應信息的。按照原本的請求是下載完整個文件后，Web才發送http響應消息的，但是瀏覽器突然單方面斷開，此時數據都沒傳送完，怎么會給你相應消息呢！

抓包圖-2

　　6、繼續下載。請看下圖的抓包圖-3。

　　點擊繼續下載時，即再從新發送一個http請求給服務器。

　　第77~79行是TCP連接（三次握手）

　　第80行為發送http請求信息

　　請看下面的http請求信息，這一次含有請求頭Range，這是Web重要機制。在暫停下載的時候，瀏覽器會記住已經已經接受的字節數，待繼續下載的時候，在構建http請求信息的時候會增加這一個重要的請求頭信息。這也是支持斷點續傳的一個前提條件。

　　瀏覽器攜帶Range頭信息請求Web服務器，此時我們需要在代碼層對這個重要信息進行處理。即取出該字節數出，然后在文件中定位指針，然后讀文件開始續傳。【這是斷點續傳應用中的邏輯關鍵】

抓包圖-3

　　7、重復暫停一次，在繼續下載，觀察對比。暫停兩次可以從抓包圖-1中最右邊可以看到兩個紅色的橫線。

　　8、最后下載成功啦，此時Web服務器會發送http響應信息給瀏覽器。

　　第350行尾響應行

　　看下面的http響應圖，響應狀態碼為206

　　用紅色線標記的是我們代碼中自定義的響應頭

抓包圖-4

http響應圖

　　9、TCP四次握手，端斷開連接。看上面的抓包圖-4

　　第352~354是TCP斷開連接。四次握手為什么是只有三次通訊呢？

　　TCP斷開具體也可以參考我之前寫的文章。

　　第一次，瀏覽器發送FIN包（表示要斷開）、ACK（確認序列號）。seq=361

　　第二、三次，Web服務器接受到瀏覽器發來的包，並回復FIN包（我也要要斷開）、ACK（確認序列號）。seq=174554、ack=362 【Web將瀏覽器發來的seq=361+1=362，轉變成ack=362發給瀏覽器，表示我已經知道了】【此時瀏覽器並一起發送seq=174554，告訴瀏覽器說我要關閉連接啦】

　　第四次，瀏覽器回復Web服務器，ack=174555 【瀏覽器將Web服務器發來的seq=174554+1，轉變換成ack=174555發給Web主機，表示我已經知道了】

　　TCP一直說是四次握手斷開，我認為這應該是邏輯上的四次握手，從抓包上來看的話，第二、三次合並為一次通訊了。