大家好，我是Tom哥~
今天跟大家聊聊下 HTTP協議，歡迎留言討論
互聯網時代，足不出戶，點點鼠標就可以輕松了解外面的世界變化，這一切得益于網絡傳輸數據。
我們都知道網絡有7層模型，從底層到上層依次是：物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層、應用層。
越往上，越接近用戶習慣，更容易被用戶直觀了解。
今天講的 HTTP 協議屬于應用層協議，也是互聯網廣泛使用的基礎協議之一。
一、 HTTP/0.9
0.9 版本是HTTP最早的版本，誕生于 1991 年，比較簡單。
1、只支持 GET 請求，沒有請求頭。每次請求都要單獨創建一個TCP連接，復用性差，性能不高
2、服務端響應的數據只能是 HTML格式，服務器發送完畢，會關閉TCP連接。如果請求的頁面不存在，也不會返回任何錯誤碼。
當時，互聯網剛起步，頁面展現形式更多是文本為主，能滿足基本需求。隨著用戶需求的多樣化，對展示形態和性能也提出了更高要求，HTTP協議也開始了慢慢的升級之路。
二、 HTTP/1.0
1996年，HTTP/1.0 發布，相比之前版本增加了很多特性。
1、請求和響應增加了頭信息(header)，用來描述一些元數據，如：
- Content-Type 讓響應數據不只限于超文本
- Expires、Last-Modified 緩存
- Authorization 身份認證
- Connection: keep-alive 支持長連接，但非標準
2、請求方法，除了 GET，還增加了 POST、HEAD命令，豐富了互動方式
3、豐富了傳輸內容的格式，有文本、圖像、視頻、二進制文件
4、請求時增加 HTTP 協議版本，響應端增加狀態碼。
缺點：
主要還是連接復用問題，每個TCP連接只能發送一個請求。當數據發送完畢后，連接就會關閉。由于TCP建立連接，需要三次握手，所以性能會比較差。
為了緩解這個問題，請求頭引入一個非標準的Connection字段：Connection: keep-alive，要求服務器不要關閉TCP連接，從而達到復用效果。
當然，這個不是標準字段，只是一個臨時方案。
三、 HTTP/1.1
1997年，HTTP/1.1 版本發布。進一步完善了HTTP協議，也是目前最流行的版本，一直活躍至今。
1、默認支持長連接(PersistentConnection)和請求的流水線(Pipelining)處理，在一個TCP連接上可以傳送多個HTTP請求和響應，減少了建立和關閉連接的消耗和延遲
2、管線化技術。支持多個 HTTP 請求批量發送，不用排隊，這就解決了 HTTP 隊頭阻塞問題。但批量發送的 HTTP 請求，必須按照發送的順序返回響應
3、流式渲染，響應端可以不用一次返回所有數據，可以將數據拆分成多個模塊，產生一塊數據，就發送一塊數據，這樣客戶端就可以同步對數據進行處理，減少響應延遲，降低白屏時間。
4、請求頭引入了range頭域，它允許只請求資源的某個部分，即返回碼是206(Partial Content)，這樣就方便了開發者自由的選擇以便于充分利用帶寬和連接
5、增加 Host 頭，實現了虛擬主機技術，將一臺服務器分成若干個主機，這樣就可以在一臺服務器上部署多個網站了。通過配置 Host 的域名和端口號，即可支持多個 HTTP 服務
6、頭部增加一些緩存字段，如 E-Tag、Cache-Control 等
7、新增了24個錯誤狀態響應碼，如 409(Conflict)表示請求的資源與資源的當前狀態發生沖突;410(Gone)表示服務器上的某個資源被永久性的刪除。
小結：
請求和響應成對出現，順序串行。如果按QPS來理解的話，最大的并發數只能是 1
四、 HTTP/2
HTTP/2 誕生于 2015 年，最大特點是基于二進制的特性，對 HTTP 傳輸效率進行了深度優化。
新增了哪些特性?
1、二進制幀
HTTP/2 將一個 HTTP 請求劃分為 3 個部分：二進制幀、消息、數據流
- 幀：一段二進制數據，是 HTTP/2 傳輸的最小單位
- 消息：邏輯上的 HTTP 消息，比如請求、響應等，由一或多個幀組成
- 數據流：連接中的一個虛擬信道，可以同時承載一條或多條消息，支持雙向承載
一個TCP連接上，承載著雙向消息，一條消息包含多個二進制幀，每個幀都有唯一標識，來自不同數據流的幀可以交錯發送，然后再根據每個幀頭的數據流標識符重新組裝，這樣就實現了數據傳輸。
2、多路復用
HTTP/1.1 中的 KeepAlive 長連接雖然可以傳輸很多請求，但它的吞吐量很低，因為在發出請求等待響應的那段時間里，這個長連接不能做任何事!而 HTTP/2 通過 Stream 這一設計，允許請求并發傳輸。因此，HTTP/1.1 時代 Chrome 通過 6 個連接訪問頁面的速度，遠遠比不上 HTTP/2 單連接的速度。
HTTP/2 的并發性能比 HTTP/1.1 通過 TCP 連接實現并發要高。這是因為，當 HTTP/2 實現 100 個并發 Stream 時，只經歷 1 次 TCP 握手、1 次 TCP 慢啟動以及 1 次 TLS 握手，但 100 個 TCP 連接會把上述 3 個過程都放大 100 倍!
3、頭部壓縮
HTTP/1.1 的頭部字段包含大量信息，而且每次請求都得帶上，占用了大量的帶寬。
HTTP/2 靜態表僅用一個數字來表示，其中，映射數字與字符串對應關系的表格，被寫死在 HTTP/2 實現框架中。這樣的編碼效率非常高，
什么是靜態表呢?HTTP/2 將 61 個高頻出現的頭部，比如描述瀏覽器的 User-Agent、GET 或 POST 方法、返回的 200 SUCCESS 響應等，分別對應 1 個數字再構造出 ”字典“，并寫入 HTTP/2 客戶端與服務端，用索引號表示重復的字符串，可以達到 50%~90% 的高壓縮率。
4、請求優先級
由于采用多路復用，多個請求會同時產生多個數據流，數據流中有一個優先級的標識，服務端根據這個標識決定響應的優先順序。
流 ID 不能重用，只能順序遞增，客戶端發起的 ID 是奇數，服務器端發起的 ID 是偶數;
5、服務器端推送
HTTP/1.1 不支持服務器主動推送消息，因此當客戶端需要獲取通知時，只能通過定時器不斷地輪詢拉取消息。HTTP/2 的消息推送結束了無效率的定時拉取，節約了大量帶寬和服務器資源。
例如：HTTP/1.1 中請求一個頁面時，瀏覽器會先發送一個 HTTP 請求，然后得到響應的 HTML 內容并開始解析，如果發現有<script src="xxxx.js">標簽，則會再次發起 HTTP 請求獲取對應的 JS 內容。而 HTTP/2 可以在返回 HTML 的同時，將需要用到的 JS、CSS 等內容一并返回給客戶端，當瀏覽器解析到對應標簽時，也就不需要再次發起請求了。
小結：
通過二進制幀流模式，打破之前的”請求 - 應答“串行模式，單個TCP連接上支持并發請求、響應，多路復用大大提升了網絡吞吐量。
HTTP/2 作為升級版，為了與之前的版本保持兼容，對頭字段、狀態碼、請求方法等信息都保留不變，降低了學習成本，同時上層應用也可以做到無縫兼容。
小提示：
做軟件架構也是一樣，設計接口規范時一定要慎之又慎，盡量預留很長一段時間的擴展，后續更多是對里面的邏輯優化重構，對外黑盒，無需感知。
為什么是 HTTP/2 ，而不是HTTP/2.0 ？
HTTP/2 工作組特別給出了解釋，以前的1.0、1.1 容易讓人誤解，實際使用中難以區分，所以，決定后續的版本不在使用小版本，一律采用大版本。
所以，接下來，你只會看到 HTTP/2 、HTTP/3 ...
關于加密
為了滿足安全性，HTTP/2分別支持”加密“和”明文“，定義兩個字符串標識符：“h2”表示加密的 HTTP/2，“h2c”表示明文的 HTTP/2，多出的那個字母“c”的意思是“clear text”。
五、 HTTP/3
HTTP/2 雖然使用“幀”、“流”“多路復用”，沒有了“隊頭阻塞”，但這些優化技巧都是在應用層里，而在底層，也就是 TCP 協議里，還是會發生“隊頭阻塞”。
HTTP/2 把多個請求 - 響應分解成流，交給 TCP 后，TCP 會再拆成更小的段（segment）依次發送。如果網絡不好時，會發生丟包。
TCP為了保證可靠性傳輸，會有丟包重傳機制。這樣，其他的包即使已經收到了，也只能放在緩沖區里，這樣就又出現了隊頭阻塞，這是TCP協議固有的。
為了解決這個問題，Google推出了QUIC協議，讓 HTTP 跑在 QUIC 上而不是 TCP 上，這個新版本，我們稱之為 HTTP/3
HTTP/3 目前還處于草案階段，離正式發布還有段時間，我們拭目以待...
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