面试官：说说 HTTP各版本的区别？

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在准备面试题的过程中，发现我对HTTP的演变过程知之甚少，要是被问到了只能说出一点，估计要栽了，于是赶紧查漏补缺。

HTTP（HyperText Transfer Protocol，超文本传输协议）是互联网上应用最广泛的协议之一，它的发展史几乎就是互联网发展史的缩影。从最初的简单文本传输到如今的高效、安全、多功能的通信协议，HTTP经历了多个版本的演进。

HTTP/0.9：最初的简单协议

HTTP/0.9是HTTP协议的第一个版本。它的设计非常简单，仅支持最基本的功能：

  • 只支持GET方法：客户端只能向服务器请求资源，无法发送其他类型的数据。
  • 无头部信息，甚至没有状态码：请求和响应都不包含元数据（如内容类型、编码等）。
  • 仅支持纯文本：响应内容只能是HTML格式，无法传输图片、视频等其他类型的数据。
  • 请求完成后立即关闭连接。

尽管HTTP/0.9功能极其有限，但在当时满足了传输静态 HTML 文档的需求。它为后续的 HTTP 协议（如 HTTP/1.0、HTTP/1.1）的发展奠定了坚实的基础，也反映了互联网早期的技术现状。。

HTTP/1.0

随着Web的快速发展，HTTP/0.9的功能已经无法满足需求。HTTP/1.0引入了以下重要特性：

  • 新增了两种方法：POST、HEAD。
  • 引入了头部（Headers），允许传输元数据（如内容类型、编码等）。
  • 状态码：引入了多种状态码（如200 OK, 404 Not Found等）来表示请求处理的结果。
  • 支持多种内容格式（如图片、视频等）。
    • 响应头中的Content-Type指明服务器返回的资源类型，告诉客户端如何处理接收到的数据。
    • 请求头中的Content-Type告诉服务器请求体的数据类型，确保服务器能够正确解析客户端发送的数据。而Accept头则表明客户端希望接收的响应数据类型。

HTTP 1.0 浏览器与服务器只保持短暂的连接，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

简单来讲，每次与服务器交互，都需要新开一个连接

关键点：

  • HTTP/1.0 默认连接行为是 非持久连接（即每个请求/响应对使用不同的 TCP 连接）。
  • 通过 Connection: keep-alive 头字段，HTTP/1.0 可以开启持久连接，允许在同一连接上发送多个请求和响应。
  • 直到 HTTP/1.1，持久连接才成为 默认行为，并且在 HTTP/1.1 中 所有连接都是持久连接，除非客户端或服务器显式要求关闭连接（通过 Connection: close）。

HTTP/1.1

为了解决HTTP/1.0中的性能问题，HTTP/1.1版本于进行了多方面的优化。最重要的改进包括：

  • 持久连接（Keep-Alive） ：HTTP/1.1引入了持久连接的概念，即一个TCP连接可以被多个HTTP请求/响应复用。这显著减少了由于频繁建立和断开TCP连接所带来的开销。客户端与服务器之间的连接可以保持开放，避免了每次请求都重新建立连接的成本。

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  • 管道化（Pipelining） ：HTTP/1.1支持管道化技术，即客户端可以在等待第一个请求的响应时，继续发送后续请求。这种方式可以提高通信效率，尤其是在需要发起多个请求的情况下。然而，管道化也带来了“对头阻塞”的问题，即如果前一个请求未完成，后续的请求就必须等待，导致延迟增加。
  • 更多的头部信息支持：HTTP/1.1还引入了更多的头部信息和控制字段，例如：Content-Length、Transfer-Encoding、Host等。这些新字段使得协议更具扩展性。
  • 缓存机制：引入了更强大的缓存控制（如Cache-Control、ETag等）。
  • 分块传输编码：支持流式传输大文件。
  • 虚拟主机支持：通过Host头部支持多个域名共享同一个IP地址。
  • 加了其他的请求方法：put、delete、options..

Keep-Alive 和 管道化的区别

特性Keep-Alive管道化（Pipelining）
请求发送方式客户端必须等待前一个请求的响应返回后，才能发送下一个请求。客户端可以连续发送多个请求，无需等待响应。
响应顺序响应顺序与请求顺序一致。响应顺序必须与请求顺序严格一致。
队头阻塞问题无队头阻塞问题。存在队头阻塞问题。
实现复杂度简单，广泛支持。复杂，实际应用较少。
性能优化减少了TCP连接的开销。进一步减少了延迟，但受限于队头阻塞。

HTTP/2

HTTP/2于2015年发布，引入了多项革命性的改进：

  • 多路复用
    • 并行传输：在同一个连接上可以同时处理多个请求和响应，且相互之间不受影响。
    • 解决队头阻塞：通过为每个请求分配唯一的流ID，每个响应不用按顺序返回，避免了HTTP/1.1的队头阻塞问题。

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  • 二进制分帧

在 HTTP/2 中，所有的请求和响应都被分成了一个个小的 数据帧（Frame），，意味着HTTP/2 不再使用纯文本格式（如 HTTP/1.x）来表示请求和响应 。

这些帧可以包含各种不同类型的数据，如请求头、请求体、响应头、响应体等。每个帧都是二进制编码的，且每个帧都有一个 帧头（Header） ，它提供了该帧的类型、长度等信息。帧数据可以在一个连接上并行地进行传输，而每个帧的顺序并不依赖于其他帧的顺序，这就是 多路复用 的基础。

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  • 服务器推送（Server Push）

    • 主动推送：服务器可以主动向客户端发送数据，而不需要客户端发起请求。例如，服务器可以在客户端请求HTML页面时，主动推送相关的CSS和JavaScript文件。
    • 实际案例：在Web页面加载时，服务器推送可以显著减少延迟，提升用户体验。

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  • 头部压缩

    • HPACK算法：通过压缩头部字段，减少了传输开销。

HTTP/3

  • 基本特性：HTTP/3是基于QUIC协议的，QUIC（Quick UDP Internet Connections）是由Google提出的一种新的传输协议，它基于UDP而非TCP，目的是进一步减少连接和传输延迟，特别是在移动设备和高丢包率的网络环境下表现更好。

  • 协议特性：

    • 基于QUIC：HTTP/3基于QUIC协议，而QUIC本身是一个基于UDP的协议，解决了TCP在多次握手、重传等方面的瓶颈。
    • 零连接建立：QUIC支持零连接建立，即客户端可以在首次连接时快速发送数据，减少了传统TCP连接的延迟。
    • 多路复用：HTTP/3继续使用HTTP/2的多路复用技术，但由于使用UDP而非TCP，它避免了TCP的队头阻塞问题。
    • 加密：QUIC协议本身强制加密，所有的HTTP/3通信默认启用TLS加密，增强了安全性。
    • 更低的延迟：QUIC的快速连接建立和恢复机制减少了因丢包导致的延迟，提高了高丢包和高延迟网络环境下的表现。

总结

HTTP1.0：

  • 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

HTTP1.1：

  • 引入了持久连接，即TCP连接默认不关闭，可以被多个请求复用
  • 在同一个TCP连接里面，客户端可以同时发送多个请求
  • 虽然允许复用TCP连接，但是同一个TCP连接里面，所有的数据通信是按次序进行的，服务器只有处理完一个请求，才会接着处理下一个请求。如果前面的处理特别慢，后面就会有许多请求排队等着
  • 新增了一些请求方法
  • 新增了一些请求头和响应头

HTTP2.0：

  • 采用二进制格式而非文本格式
  • 完全多路复用，而非有序并阻塞的、只需一个连接即可实现并行
  • 使用报头压缩，降低开销
  • 服务器推送
特性HTTP/0.9HTTP/1.0HTTP/1.1HTTP/2HTTP/3
请求方法仅支持GETGET, POST, HEAD等增加PUT、DELETE等与1.1相同与2相同
响应格式仅HTML页面增加了头部信息支持持久连接二进制格式基于QUIC协议
连接方式每次请求都要连接每个请求/响应一个连接持久连接（keep-alive）多路复用更高效的连接管理
头部压缩无无无HPACK压缩QUIC内建加密和压缩
服务器推送无无无支持支持
性能优化无无管道化、缓存控制更高效的多路复用更低延迟、更少阻塞
安全性无无有SSL支持强制TLS加密默认TLS加密

参考文章

1.vue3js.cn/interview/h…

2.juejin.cn/post/745897…

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