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HTTP2与HTTP3新特性一览

HTTP2协议分析

  • HTTP2 没有改动 HTTP 的应用语义。 HTTP 方法、状态代码、URI 和标 头字段等核心概念一如往常。
  • HTTP2 修改了数据格式化(分帧)以及在客户端与服务器间传输的方 式。这两点统帅全局,通过新的分帧层向我们的应用隐藏了所有复杂性。
  • 由于HTTP2 引入了一个新的二进制分帧层,该层无法与之前的 HTTP 1.x 服务器和客户端向后兼容,因此协议的主版本提升到 HTTP2。
  • HTTP2的特点:

  1. 使用二进制格式传输,更高效、更紧凑。
  2. 对报头压缩,降低开销。
  3. 多路复用,一个网络连接实现并行请求。
  4. 服务器主动推送,减少请求的延迟。
  5. 默认使用加密。

HTTP 2:二进制分帧层

  • HTTP2 所有性能增强的核心在于新的二进制分帧 层,它定义了如何封装 HTTP 消息并在客户端与服 务器之间传输。
  • 这里所谓的“层”指的是位于套接字接口与应用可见 的高级 HTTP API 之间一个经过优化的新编码机制。
  • HTTP1.x 协议以换行符作为纯文本的分隔符,而 HTTP2 将所有传输的信息分割为更小的消息和 帧,并采用二进制格式对它们编码。
  • 客户端和服务器会替我们完成必要的分帧工作。

HTTP 2:多路复用

  • 在 HTTP 1.x 中,如果客户端要想发起多个并行请求以提升性能,则必须使 用多个 TCP 连接。这种模型也会导致队首阻塞,从而造成底层 TCP 连接的效率低下。
  • 将 HTTP 消息分解为独立的帧,交错发送,然后在另一端重新组装是 HTTP 2 最重要的一项增强。这个机制会在整个网络技术栈中引发一系列连锁反 应,从而带来巨大的性能提升。
  1. 并行交错地发送多个请求,请求之间互不影响。
  2. 并行交错地发送多个响应,响应之间互不干扰。
  3. 使用一个连接并行发送多个请求和响应。
  4. 不必再为绕过 HTTP 1.x 限制而做很多工作
  5. 消除不必要的延迟和提高现有网络容量的利用率,从而减少页面加载时间。

http2.akamai.com/demo

HTTP 2:服务器推送

  • HTTP 2 新增的另一个强大的新功能是,服务器可以对一个客户端请求发送多个响 应。 换句话说,除了对最初请求的响应外,服务器还可以向客户端推送额外资源,而无需客户端明确地请求。
  • HTTP 2 打破了严格的请求-响应语义,支持一对多和服务器发起的推送工作流
  • 服务器已经知道客户端下一步要请求什么资源,这时候服务器推送即可派上用场。
  • 推送资源可以进行以下处理:
  1. 由客户端缓存
  2. 在不同页面之间重用
  3. 与其他资源一起复用
  4. 由服务器设定优先级
  5. 被客户端拒绝

HTTP2的伪头字段

  • 伪头部字段是http2内置的几个特殊的以”:”开始的 key,用于替代HTTP/1.x中请求行/响应行中的信 息,比如请求方法,响应状态码等
  1. :method 目标URL模式部分(请求)
  2. :scheme 目标URL模式部分(请求)
  3. :authority 目标RUL认证部分(请求)
  4. :path 目标URL的路径和查询部分(绝对路径 产生式和一个跟着"?"字符的查询产生式)。 (请求)
  5. :status 响应头中的HTTP状态码部分(响应)

了解HTTP 3

  • 运行在 QUIC 之上的 HTTP 协议被称为 HTTP/3(HTTP-over-QUIC)
  • QUIC 协议(Quick UDP Internet Connection)基于 UDP,正是看中了 UDP 的速度与效率。同时 QUIC 也整合了 TCP、TLS 和 HTTP/2 的优 点,并加以优化。
  • 特点:
  1. 减少了握手的延迟(1-RTT 或 0-RTT)
  2. 多路复用,并且没有 TCP 的阻塞问题
  3. 连接迁移,(主要是在客户端)当由 Wifi 转移到 4G 时,连接不 会被断开。
  • HTTP 3与HTTP 1.1和HTTP 2没有直接的关系,也不是http2的扩展
  • HTTP 3将会是一个全新的WEB协议
  • HTTP 3目前处于制订和测试阶段
  • www.chromium.org/quic

队首阻塞问题

  • HTTP/1.1 和 HTTP/2 都存在队头阻塞问题(Head of line blocking)
  • HTTP/1.1 的队头阻塞。一个 TCP 连接同时传输 10 个请求,其中第 1、2、3 个请求已被客户端接收,但第 4 个请求丢失,那么后面第 5 - 10 个请求都被阻塞,需要等第 4 个请求处理完毕才能被处理,这样 就浪费了带宽资源。
  • HTTP/2 的多路复用虽然可以解决“请求”这个粒度的阻塞,但 HTTP/2 的基础 TCP 协议本身却也存在着队头阻塞的问题。
  • 由于 HTTP/2 必须使用 HTTPS,而 HTTPS 使用的 TLS 协议也存在队 头阻塞问题。
  • 队头阻塞会导致 HTTP/2 在更容易丢包的弱网络环境下比 HTTP/1.1 更慢。
  • 那 QUIC 解决队头阻塞问题的的方法:
  1. QUIC 的传输单元是 Packet,加密单元也是 Packet,整个加密、 传输、解密都基于 Packet,这样就能避免 TLS 的队头阻塞问题;
  2. QUIC 基于 UDP,UDP 的数据包在接收端没有处理顺序,即使中间 丢失一个包,也不会阻塞整条连接,其他的资源会被正常处理。
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