计算机网络:HTTP协议总结

本文为学习总结篇,原文出自公众号:Hollis,感谢阅读~

一、HTTP协议简介

超文本传输协议(英文:HyperText Transfer Protocol,缩写:HTTP)是一种用于分布式、协作式和超媒体信息系统的应用层协议。设计HTTP最初的目的是为了提供一种发布和接收HTML页面的方法。通过HTTP或者HTTPS协议请求的资源由统一资源标识符(Uniform Resource Identifiers,URI)来标识。

HTTP 协议是以 ASCII 码传输,基于请求与响应模式的、无状态的,建立在 TCP/IP 协议之上的应用层规范。它不涉及数据包(packet)传输(不直接传输数据报),主要规定了客户端和服务器之间的通信格式,默认使用80端口。

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HTTP协议主要的版本有3个,分别是HTTP/1.0、HTTP/1.1和HTTP/2。HTTPS是另外一个协议,简单讲是HTTP的安全版。

二、HTTP/1.0与HTTP/1.1

1996年5月,HTTP/1.0 版本发布,为了提高系统的效率,HTTP/1.0规定浏览器与服务器只保持短暂的连接,浏览器的每次请求都需要与服务器建立一个TCP连接,服务器完成请求处理后立即断开TCP连接,服务器不跟踪每个客户也不记录过去的请求。

请注意上面提到的HTTP/1.0中浏览器与服务器只保持短暂的连接,连接无法复用。也就是说每个TCP连接只能发送一个请求。发送数据完毕,连接就关闭,如果还要请求其他资源,就必须再新建一个连接。

我们知道TCP连接的建立需要三次握手,是很耗费时间的一个过程。所以,HTTP/1.0版本的性能比较差。现在,随便打开一个网页,上面都会有很多图片、视频等资源,HTTP/1.0显然无法满足性能要求。

为了解决HTTP/1.0存在的缺陷,HTTP/1.1于1999年诞生。相比较于HTTP/1.0来说,最主要的改进就是引入了持久连接。所谓的持久连接就是:在一个TCP连接上可以传送多个HTTP请求和响应,减少了建立和关闭连接的消耗和延迟。

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引入了持久连接之后,在性能方面,HTTP协议有了明显的提升,基本可以用于日常使用,这也是这一版本一直延用至今的原因。当然还是有些力不从心的,后面会详细介绍。

三、HTTP/2.0

下图是Akamai 公司建立的一个官方的演示,主要用来说明在性能上HTTP/1.1和HTTP/2在性能升的差别。同时请求 379 张图片,HTTP/1.1加载用时4.54s,HTTP/2加载用时1.47s。

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HTTP/2 是 HTTP 协议自 1999 年 HTTP 1.1 发布后的首个更新,主要基于 SPDY 协议。由互联网工程任务组(IETF)的 Hypertext Transfer Protocol Bis(httpbis)工作小组进行开发。该组织于2014年12月将HTTP/2标准提议递交至IESG进行讨论,于2015年2月17日被批准。HTTP/2标准于2015年5月以RFC 7540正式发表。

HTTP/2相对于HTTP/1.1的改进主要如下:

二进制分帧

在HTTP/2中,在应用层(HTTP2.0)和传输层(TCP或者UDP)之间加了一层:二进制分帧层。这是HTTP2中最大的改变。HTTP2之所以性能会比HTTP1.1有那么大的提高,很大程度上正是由于这一层的引入。

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在二进制分帧层中, HTTP/2 会将所有传输的信息分割为更小的消息和帧(frame),并对它们采用二进制格式的编码

这种单连接多资源的方式,减少了服务端的压力,使得内存占用更少,连接吞吐量更大。而且,TCP连接数的减少使得网络拥塞状况得以改善,同时慢启动时间的减少,使拥塞和丢包恢复速度更快。

多路复用

多路复用允许同时通过单一的HTTP/2.0连接发起多重的请求-响应消息。在HTTP1.1协议中,浏览器客户端在同一时间,针对同一域名下的请求有一定数量的限制,超过了这个限制的请求就会被阻塞。而多路复用允许同时通过单一的 HTTP2.0 连接发起多重的“请求-响应”消息。

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HTTP2的请求的TCP的connection一旦建立,后续请求以stream的方式发送。每个stream的基本组成单位是frame(二进制帧)。客户端和服务器可以把 HTTP 消息分解为互不依赖的帧,然后乱序发送,最后再在另一端把它们重新组合起来。

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也就是说, HTTP2.0 通信都在一个连接上完成,这个连接可以承载任意数量的双向数据流。就好比,请求一个页面 http://www.hollischuang.com 。页面上所有的资源请求都是客户端与服务器上的一条 TCP 上请求和响应的!

header压缩

HTTP/1.1的header带有大量信息,而且每次都要重复发送。HTTP/2 为了减少这部分开销,采用了HPACK 头部压缩算法对Header进行压缩。

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服务端推送

简单来讲就是当用户的浏览器和服务器在建立连接后,服务器主动将一些资源推送给浏览器并缓存起来的机制。有了缓存,当浏览器想要访问已缓存的资源的时候就可以直接从缓存中读取了。

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备注:更多关于HTTP协议的资料请参考网上其他博文喔~

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