HTTP/1.0(构建可拓展性)
- 请求中新增协议版本信息
- 引入HTTP头概念
- 响应中新增状态码
- 默认使用短连接:浏览器每使用一个静态资源就会建立连接直到任务结束中断连接
HTTP/1.1(标准化协议)
- 默认支持长连接:在一个网页打开期间,所有网络请求复用同一条建立的连接。
- advantage:性能好,节省建立TCP,慢启动,关闭连接的时间
- disadvantage:占用服务器资源
- 引入额外的缓存控制机制。例如:
Entity tag
,If-None-Match
等更多可供选择的缓存头 - 新增24个错误状态相应码
- 引入内容协商,允许通信双方约定语言(
Accept-Language
),编码(Accept-Encoding
)等 - 支持响应分块(断点续传)
- 引入管线化:发送请求后需等待收到响应后,才能发送下一个—>允许客户端同时并行发送多个请求
- advantage:收到上一个请求响应之前就可以发出下个请求,节省请求到达服务器的时间,降低通信延迟
- disadvantage:服务器必须遵循HTTP/1.1协议,按照客户端发送的请求顺序返回响应;可能发生队头阻塞(上一个请求的响应若迟迟未处理完毕,后面的响应会阻塞)
- Host头,允许不同域名配置在同一IP地址
HTTP/2.0(更优异的表现)
HTTP/2.0具有三大特性:Header压缩,服务端推送,多路复用。
Header压缩
- HTTP/1.1每次通信携带的Header信息常常是相似的。HTTP/2.0中,对于每次通信Header中相同的信息,不会重复发送,而是采用追加或替换的方式。
- 具体实现为HTTP/2.0在客户和服务端共同维护一个Header表,存储之前发送的K/V键值对,并且此表在HTTP/2.0连接期间始终存在。
- 优点:减少每次通信数据量,提高传输速度。
服务端推送
- 服务器可对一个客户端的请求发送多个响应。并且服务端向客户端推送资源无需客户端明确的请求。
- 服务端根据客户端的请求提前推送额外的资源。例如在发送页面HTML时主动推送其它CSS/JS资源,而不用等浏览器解析到相应位置。
- 优点:减轻数据传输的冗余步骤,加快页面响应速度,提升用户体验。
多路复用
二进制分帧
- HTTP/1.x使用文本格式传输数据—>HTTP/2.0将传输信息分割为若干帧,采用二进制格式编码。
- 具体实现:应用层和传输层间增加一个二进制分帧层。每个请求都对应一个流,并有一个唯一整数标识符。HTTP/1.x被拆分成多个帧并均有序列号,以及自己流的标识符,接收端自行合并。
- 优点:采用更高效的编码协议,提升传输效率。为多路复用提供基础。
多路复用
HTTP/1.x有两大约束:
- 顺序:服务端必须按照客户端请求的顺序串行返回数据
- 即使HTTP/1.1允许同一连接发起多个请求也不是真正的并行传输
- 阻塞:浏览器限制每个域名下最多同时发起6个连接,超过的会阻塞,常见优化如下
- 使用多个域名(CDN)提高浏览器下载速度
- 将多个CSS/JS文件打包成一个文件,多个小图片合并为雪碧图,减少HTTP请求
HTTP2.0引入多路复用:
- 同一连接发起的多个请求,服务端可并行传输数据。基于二进制分帧层,HTTP/2.0可同时交错发送多个信息中的帧,接收端根据帧的流标识符和序列号重新组装。
- 多路复用使用同一TCP连接并发处理同一域名下所有请求,减少TCP建立连接的时延。并且代替了顺序和阻塞机制,实现真正并行传输,避免队头阻塞问题,极大提高传输效率。
HTTP3.0(舍弃的TCP以及先进的QUIC)
HTTP3.0 是一种基于 QUIC 协议的新的网络传输协议,它可以提供更高的安全性、效率和可靠性。
QUIC
QUIC 协议是谷歌推出的一套基于UDP的传输协议,它实现了 TCP + HTTPS + HTTP/2 的功能,目的是保证可靠性的同时降低网络延迟。QUIC 协议有以下几个优点:
- 连接建立速度快:QUIC 协议只需要一个往返时间(RTT)就可以建立安全连接,而 TCP + TLS 需要三个 RTT。
- 支持连接迁移:QUIC 协议引入了 Connection ID 的概念,使得客户端和服务器之间的连接不依赖于 IP 地址和端口号,而是由一个唯一的标识符来维持。这样,当客户端切换网络或者 IP 地址变化时,不会导致连接断开。
- 支持多路复用:QUIC 协议支持在一个连接上并发发送多个数据流,避免了 TCP 中的队头阻塞问题。同时,QUIC 协议也支持对每个数据流进行单独的流量控制和拥塞控制。
- 支持前向纠错:QUIC 协议可以在数据包中添加冗余信息,以便在丢包时恢复数据,减少重传次数和延迟。
QUIC 协议也有一些缺点:
- 兼容性问题:由于 QUIC 协议是基于 UDP 的,而 UDP 在一些网络环境中可能会被阻断或者限速。因此,QUIC 协议需要在客户端和服务器之间进行协商,如果无法使用 QUIC,则降级为 TCP + TLS + HTTP/2。
- 加密开销:由于 QUIC 协议在用户空间实现了加密功能,而不是利用内核提供的 TCP/IP 栈。这样虽然可以提高灵活性和更新速度,但也增加了 CPU 的消耗和内存的占用。