HTTP版本演进

HTTP 协议是基于 TCP/IP，并且使用了「请求 - 应答」的通信模式，HTTP/1.0、HTT/P1.1、HTTP/2、HTTP/3不同版本之间有什么区别？HTTP与HTTPS又有什么区别？

HTTP1.1

长链接

早期 HTTP/1.0 性能上的一个很大的问题，那就是每发起一个请求，都要新建一次 TCP 连接(三次握手)，而且是 串行请求，做了无谓的 TCP 连接建立和断开，增加了通信开销。

为了解决上述 TCP 连接问题，HTTP/1.1 提出了⻓连接的通信方式，也叫持久连接。这种方式的好处在于减少了 TCP 连接的重复建立和断开所造成的额外开销，减轻了服务器端的负载。

持久连接的特点是，只要任意一端没有明确提出断开连接，则保持 TCP 连接状态。

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管道网络传输

HTTP/1.1 采用了⻓连接的方式，这使得管道(pipeline)网络传输成为了可能。

即可在同一个 TCP 连接里面，客户端可以发起多个请求，只要第一个请求发出去了，不必等其回来，就可以发第 二个请求出去，可以减少整体的响应时间。

举例来说，客户端需要请求两个资源。以前的做法是，在同一个TCP连接里面，先发送 A 请求，然后等待服务器做 出回应，收到后再发出 B 请求。管道机制则是允许浏览器同时发出 A 请求和 B 请求。
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但是服务器还是按照顺序，先回应 A 请求，完成后再回应 B 请求。要是前面的回应特别慢，后面就会有许多请求 排队等着。这称为「队头堵塞」。

队头阻塞

「请求 - 应答」的模式加剧了 HTTP 的性能问题。

因为当顺序发送的请求序列中的一个请求因为某种原因被阻塞时，在后面排队的所有请求也一同被阻塞了，会招致客户端一直请求不到数据，这也就是「队头阻塞」。好比上班的路上塞⻋。
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HTTPS

HTTP 与 HTTPS 有哪些区别?

  1. HTTP 是超文本传输协议，信息是明文传输，存在安全⻛险的问题。HTTPS 则解决 HTTP 不安全的缺陷，在 TCP 和 HTTP 网络层之间加入了 SSL/TLS 安全协议，使得报文能够加密传输。

  2. HTTP 连接建立相对简单， TCP 三次握手之后便可进行 HTTP 的报文传输。而 HTTPS 在 TCP 三次握手之 后，还需进行 SSL/TLS 的握手过程，才可进入加密报文传输。

  3. HTTP 的端口号是 80，HTTPS 的端口号是 443。

  4. HTTPS 协议需要向 CA(证书权威机构)申请数字证书，来保证服务器的身份是可信的

HTTPS 解决了 HTTP 的哪些问题?

HTTP 由于是明文传输，所以安全上存在以下三个⻛险:

  • 窃听⻛险，比如通信链路上可以获取通信内容。
  • 篡改⻛险，比如强制植入垃圾广告，视觉污染。
  • 冒充⻛险，比如冒充淘宝网站。

HTTPS 在 HTTP 与 TCP 层之间加入了 SSL/TLS 协议，可以很好的解决了上述的⻛险:

  • 信息加密: 交互信息无法被窃取，但你的号会因为「自身忘记」账号而没。
  • 校验机制: 无法篡改通信内容，篡改了就不能正常显示，但百度「竞价排名」依然可以搜索垃圾广告。
  • 身份证书: 证明淘宝是真的淘宝网

HTTPS 是如何解决上面的三个⻛险的?

  • 混合加密的方式实现信息的机密性，解决了窃听的⻛险。
  • 摘要算法的方式来实现完整性，它能够为数据生成独一无二的「指纹」，指纹用于校验数据的完整性，解决了篡改的⻛险
  • 将服务器公钥放入到数字证书中，解决了冒充的⻛险。

HTTP/1.1

说说 HTTP/1.1 相⽐ HTTP/1.0 提⾼了什么性能？

HTTP/1.1 相⽐ HTTP/1.0 性能上的改进：

  • 使⽤TCP ⻓连接的⽅式改善了 HTTP/1.0 短连接造成的性能开销。

  • ⽀持管道（pipeline）⽹络传输，只要第⼀个请求发出去了，不必等其回来，就可以发第⼆个请求出去，可以减少整体的响应时间。

但 HTTP/1.1 还是有性能瓶颈：

  • 请求 / 响应头部（Header）未经压缩就发送，⾸部信息越多延迟越⼤。只能压缩 Body 的部分；

  • 发送冗⻓的⾸部。每次互相发送相同的⾸部造成的浪费较多；

  • 服务器是按请求的顺序响应的，如果服务器响应慢，会招致客户端⼀直请求不到数据，也就是队头阻塞；

  • 没有请求优先级控制；

  • 请求只能从客户端开始，服务器只能被动响应。

HTTP/2

那上⾯的 HTTP/1.1 的性能瓶颈，HTTP/2 做了什么优化？

HTTP/2 协议是基于 HTTPS 的，所以 HTTP/2 的安全性也是有保障的。
HTTP/2 相⽐ HTTP/1.1 性能上的改进：

  1. 头部压缩
    HTTP/2 会压缩头（Header）如果你同时发出多个请求，他们的头是⼀样的或是相似的，那么，协议会帮你消除重复的部分。
    这就是所谓的 HPACK 算法：在客户端和服务器同时维护⼀张头信息表，所有字段都会存⼊这个表，⽣成⼀个索引号，以后就不发送同样字段了，只发送索引号，这样就提⾼速度了。

  2. ⼆进制格式
    HTTP/2 不再像 HTTP/1.1 ⾥的纯⽂本形式的报⽂，⽽是全⾯采⽤了⼆进制格式，头信息和数据体都是⼆进制，并且统称为帧（frame）：头信息帧和数据帧。
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    这样虽然对⼈不友好，但是对计算机⾮常友好，因为计算机只懂⼆进制，那么收到报⽂后，⽆需再将明⽂的报⽂转成⼆进制，⽽是直接解析⼆进制报⽂，这增加了数据传输的效率。

  3. 数据流
    HTTP/2 的数据包不是按顺序发送的，同⼀个连接⾥⾯连续的数据包，可能属于不同的回应。因此，必须要对数据包做标记，指出它属于哪个回应。

每个请求或回应的所有数据包，称为⼀个数据流（ Stream ）。每个数据流都标记着⼀个独⼀⽆⼆的编号，其中规定客户端发出的数据流编号为奇数， 服务器发出的数据流编号为偶数

客户端还可以指定数据流的优先级。优先级⾼的请求，服务器就先响应该请求。
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  1. 多路复⽤
    HTTP/2 是可以在⼀个连接中并发多个请求或回应，⽽不⽤按照顺序⼀⼀对应。
    移除了 HTTP/1.1 中的串⾏请求，不需要排队等待，也就不会再出现「队头阻塞」问题，降低了延迟，⼤幅度提⾼了连接的利⽤率。

    举例来说，在⼀个 TCP 连接⾥，服务器收到了客户端 A 和 B 的两个请求，如果发现 A 处理过程⾮常耗时，于是就回应 A 请求已经处理好的部分，接着回应 B 请求，完成后，再回应 A 请求剩下的部分。
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  2. 服务器推送
    HTTP/2 还在⼀定程度上改善了传统的「请求 - 应答」⼯作模式，服务不再是被动地响应，也可以主动向客户端发送消息。
    举例来说，在浏览器刚请求 HTML 的时候，就提前把可能会⽤到的 JS、CSS ⽂件等静态资源主动发给客户端，减少延时的等待，也就是服务器推送（Server Push，也叫 Cache Push）。

HTTP/3

HTTP/2 主要的问题在于，多个 HTTP 请求在复⽤⼀个 TCP 连接，下层的 TCP 协议是不知道有多少个 HTTP 请求的。所以⼀旦发⽣了丢包现象，就会触发 TCP 的重传机制，这样在⼀个 TCP 连接中的所有的 HTTP 请求都必须等待这个丢了的包被重传回来。

  • HTTP/1.1 中的管道（ pipeline）传输中如果有⼀个请求阻塞了，那么队列后请求也统统被阻塞住了
  • HTTP/2 多个请求复⽤⼀个TCP连接，⼀旦发⽣丢包，就会阻塞住所有的 HTTP 请求。

这都是基于 TCP 传输层的问题，所以 HTTP/3 把 HTTP 下层的 TCP 协议改成了 UDP！
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UDP 发⽣是不管顺序，也不管丢包的，所以不会出现 HTTP/1.1 的队头阻塞 和 HTTP/2 的⼀个丢包全部重传问题。

⼤家都知道 UDP 是不可靠传输的，但基于 UDP 的QUIC 协议可以实现类似 TCP 的可靠性传输。

  • QUIC 有⾃⼰的⼀套机制可以保证传输的可靠性的。当某个流发⽣丢包时，只会阻塞这个流，其他流不会受到影响。
  • TLS3 升级成了最新的 1.3 版本，头部压缩算法也升级成了 QPack 。
  • HTTPS 要建⽴⼀个连接，要花费 6 次交互，先是建⽴三次握⼿，然后是 TLS/1.3 的三次握⼿。QUIC 直接把以往的 TCP 和 TLS/1.3 的 6 次交互合并成了 3 次，减少了交互次数。
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所以， QUIC 是⼀个在 UDP 之上的伪 TCP + TLS + HTTP/2 的多路复⽤的协议。

QUIC 是新协议，对于很多⽹络设备，根本不知道什么是 QUIC，只会当做 UDP，这样会出现新的问题。所以HTTP/3 现在普及的进度⾮常的缓慢，不知道未来 UDP 是否能够逆袭 TCP。

posted @ 2021-10-12 23:27  狻猊的主人  阅读(126)  评论(0)  编辑  收藏  举报