HTTP1-3特性一目了然

一碗小米粥2022
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http1-3应该算是前端面试经典必问TOP10吧，下面结合青训营课程“计算机网络概论”和其他资料整理出各个版本最值得了解的变化。

http0.9

单行协议，只支持GET这一种请求方法，只能传输html（所以叫超文本传输协议）。

http1.x

从左到右分别是http1.0的短连接、http1.1的长连接和流水线模型。

image.png

http1.0(1996)

构建可扩展性。

  • 开始支持任何类型的文件，常见的有 images, video files, plain text 等；
  • 新增了 http 方法，例如 head 和 post;
  • 增加了状态码status code标识请求状态；
  • 增加了 header, 请求头可以携带很多内容；

    character set support, multi-part types, authorization, caching(Expires, Last-Modified), content encoding and more was included.

问题：

  • 每次请求都要建立连接和释放连接，即进行三次握手和四次挥手过程。

http1.1(1999)

标准化协议。

  • 新增请求方法：options, put, delete;
  • 新增长连接和流水线模型;
    • 默认开启长连接，Connection: keep-alive(为 close 是关闭连接)；这样不用每个请求都握手挥手；
    • 流水线是指在没得到响应时就可以连续发送请求（需要 Content-Length 标识传输的进度或 chunked, 都是避免粘包，一个特殊开启符+消息长度，一个是首位标识符），但受制于 HOL 队头阻塞问题；

问题：

  • 队头阻塞：如果有一个请求相应很大，后面有一个小请求，但是由于前面请求的大资源一直没传完，导致后面的请求被阻塞；
  • http1.1 的流水线无法多路复用，如果同时请求 js 和 css 文件，数据包返回后 http client 不知道这些数据包是哪一个请求的响应；

http2

专为内容的低延迟传输而设计。

  • 二进制协议而不是文本协议（之前是 ASCII 编码，改为二进制编码计算机处理快）:
    • HTTP 消息由帧构成，例如 Header Frame、Data Frame 和 RST_Frame 等（RST_Frame 可以终止传输，但不关闭连接）;
    • 每个请求和响应都有一个唯一的流 ID，被分成多个帧发送；
  • 多路复用
    • 通过单个连接进行多个异步 HTTP 请求；
    • 使用帧和流来进行请求和响应，所有流都通过同一连接异步发送，通过流 ID 来区分数据包所属流，解决队头阻塞问题；
    • 连接、帧和流之间的关系：一个连接中可以有多个流，一个流就是一个资源的请求数据包，流由多个帧构成。
  • 使用 HPACK 进行头压缩（之前都是对 body 采用 gzip 等压缩，头部重复传了很多冗余字段，）
    • 静态字典；
    • 动态字典；
    • Huffman 编码（压缩算法）
  • 服务器推送Server Push - 单个请求的多个响应
    • 主动推送内容给 client，通过PUSH_PROMISE帧；主动推送采用奇数的 streamID；
  • 支持制定请求优先级；
  • 安全，默认开启https；

小林coding，http2介绍的很好，推荐。

问题：

  • TCP 层面的阻塞问题。由于 TCP 的可靠性，按序传输，如果main.js的包丢了，即使style.css的所有包都在main.js包后面，都到了，但还是需要重传main.js的包，导致style.css被阻塞。
  • 需要 3RTT（Round-Trip Time）启动；（三次握手+TLS 四次握手，http 第三次 ack 和 TLS 第一次 hello 可以同时发，总共是三个来回；）启动时间长；

http3

解决 http2 的问题，上述的问题是由于 TCP 的设计原因，http 层面已经无法改进了；

为此，提出了一个运输层协议--QUIC协议。

QUIC

QUIC, Quick UDP Internet Connection；基于 UDP 提出了 QUIC 协议，和 TCP/UDP 一样工作在传输层，在 UDP 的基础上增加了拥塞控制和超时重传等可靠性保证机制，并将 tls 加密集成进来，可以达到初次 1RTT，二次 0RTT 的启动速度提升。

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