http1

http0.9特点

• 只有一个请求行，并没有HTTP 请求头和请求体。
• 服务器也没有返回头信息
• 是返回的文件内容是以 ASCII 字符流来传输的

http1.0

• 引入了请求头和响应头
  • 客户端告诉服务端：返回什么类型的文件、采取什么形式的压缩、提供什么语言的文件以及文件的具体编码。
    • accept: text/htmlaccept-encoding: gzip, deflate, braccept-Charset: ISO-8859-1,utf-8accept-language: zh-CN,zh
  • 服务端返回支持的压缩类型，文件语言和格式
    • content-encoding: brcontent-type: text/html; charset=UTF-8
• 引入状态码
• Cache 机制，用来缓存已经下载过的数据
• 增加了用户代理UserAgent获取客户端的基础信息

http1.1

• 改进了tcp持久连接
  • 优化了频繁建立和断开连接的开销
• 尚未成熟的HTTP 管线化
  • 原因：当新的tcp请求，需要等待前面的完成，如果前面一直卡主就会发生队头阻塞
  • 管线化是指将多个 HTTP 请求整批提交给服务器的技术，虽然可以整批发送请求，不过服务器依然需要根据请求顺序来回复浏览器的请求。
• 提供虚拟主机的支持，新增host字段区分同一域名下的那一台主机
• 对动态内容的支持
  • 在1.0里文件都是有明确的Content-length：100
  • 很多文本其实是动态生成，无法告诉客户端具体的大小
  • Chunk transfer 机制来解决这个问题，服务器会将数据分割成若干个任意大小的数据块，每个数据块发送时会附上上个数据块的长度，最后使用一个零长度的块作为发送数据完成的标志。
• 客户端 Cookie、安全机制

http2

http1.1的缺点，宽带使用率不高

1. tcp慢启动，为了避免启动暂用太多资源，策略是先慢后快
2. 多个tcp会互相竞争资源，当网速不足时，部分tcp会进行降速处理
3. http队头阻塞
   • 管道中同一时刻只能处理一个请求，在当前的请求没有结束之前，其他的请求只能处于阻塞状态。

解决方案

• 多路复用
  • 一个域名只保留一个tcp，只有一次慢启动，也不存在资源竞争
  • 对头阻塞是通过把所有数据分帧传输，服务端选择性返回
• 多路复用原理
  1. 在http 和 tcp中间 加入了 二进制分帧层
  2. http层数据会被转化为 一个个带有请求 ID 编号的帧，通过协议栈将这些帧发送给服务器
  3. 服务器接收到所有帧之后，会将所有相同 ID 的帧合并为一条完整的请求信息。
  4. 然后服务器处理该条请求，并将处理的响应行、响应头和响应体分别发送至二进制分帧层。
  5. 二进制分帧层会将这些响应数据转换为一个个带有请求 ID 编号的帧，经过协议栈发送给浏览器。
  6. 浏览器接收到响应帧之后，会根据 ID 编号将帧的数据提交给对应的请求。

其他特征

• 支持请求设置优先级
• 服务器推送
• 头部压缩

http3

tcp的缺陷

• 依然没有解决tcp层面包的队头阻塞问题，而且http2一个域名只有一个tcp，当丢包严重更容易导致全停顿
• tcp 连接耗时
  • 3次握手需要1.5个RTT，ssl 握手1-2RTT，共需要3-4个RTT
  • Round Trip Time
    • 浏览器发送一个数据包到服务器，再从服务器返回数据包到浏览器的整个往返时间称为 RTT
• TCP 协议僵化，升级tcp版本很难
  • 中间设备的僵化
    • 早期很多硬件和软件都对tcp做了定制或优化
  • 操作系统只对tcp做了优化比较多

解决方案-QUIC

• 实现了类似 TCP 的流量控制、传输可靠性的功能。
  • 虽然 UDP 不提供可靠性的传输，但 QUIC 在 UDP 的基础之上增加了一层来保证数据可靠性传输。它提供了数据包重传、拥塞控制以及其他一些 TCP 中存在的特性。
• 集成了 TLS 加密功能。
  • 集成了 TLS1.3
• 实现了 HTTP/2 中的多路复用功能。
  • 实现了在同一物理连接上可以有多个独立的逻辑数据流。实现了数据流的单独传输
• 实现了快速握手功能。
  • 0-RTT 或者 1-RTT 来建立连接

http3面临的困难

1. 服务端和客户端对http3的支持不够
2. 各个操作系统对UDP的优化没有TCP那么完善和成熟
3. 中间设备不怎么支持UDP，导致丢包率高

参考

time.geekbang.org/column/intr…