技术分享|HTTP发展过程及升级HTTP2.0优势

Posted 2021-04-18 I生活T精彩

周德冰

青岛科技研发中心

01. HTTP的历史

02. HTTP的基本优化

影响一个 HTTP 网络请求的因素主要有两个：带宽和延迟。

带宽：如果说我们还停留在拨号上网的阶段，带宽可能会成为一个比较严重影响请求的问题，但是现在网络基础建设已经使得带宽得到极大的提升，所以带宽影响网速的问题基本解决了，那么就只剩下延迟了。

延迟：浏览器对于同一个域名，同时只能有 4 个连接（这个根据浏览器内核不同可能会有所差异），超过浏览器最大连接数限制，后续请求就会被阻塞。 

DNS 解析：浏览器需要知道目标服务器的 IP 才能建立连接。将域名解析为 IP 的这个系统就是 DNS。这个通常可以利用DNS缓存结果来达到减少这个时间的目的。

建立连接：HTTP 是基于 TCP 协议的，浏览器最快也要在第三次握手时才能捎带 HTTP 请求报文，达到真正的建立连接，但是这些连接无法复用会导致每次请求都经历三次握手和慢启动。三次握手在高延迟的场景下影响较明显，慢启动则对文件类大请求影响较大。

03. HTTP1.0和HTTP1.1的

一些区别

HTTP1.0最早在网页中使用是在1996年，那个时候只是使用一些较为简单的网页上和网络请求上，而HTTP1.1则在1999年才开始广泛应用于现在的各大浏览器网络请求中，同时HTTP1.1也是当前使用最为广泛的HTTP协议。主要区别主要体现在：

缓存处理。在HTTP1.0中主要使用header里的If-Modified-Since,Expires来做为缓存判断的标准，HTTP1.1则引入了更多的缓存控制策略更多可供选择的缓存头来控制缓存策略。

带宽优化及网络连接的使用。HTTP1.0中，存在一些浪费带宽的现象，例如客户端只是需要某个对象的一部分，而服务器却将整个对象送过来了，并且不支持断点续传功能，HTTP1.1则在请求头引入了range头域，它允许只请求资源的某个部分，即返回码是206，这样就方便了开发者自由的选择以便于充分利用带宽和连接。

错误通知的管理。在HTTP1.1中新增了24个错误状态响应码，如409表示请求的资源与资源的当前状态发生冲突；410表示服务器上的某个资源被永久性的删除。

长连接。HTTP 1.1支持长连接和请求的流水线处理，在一个TCP连接上可以传送多个HTTP请求和响应，减少了建立和关闭连接的消耗和延迟，在HTTP1.1中默认开启Connection：keep-alive，一定程度上弥补了HTTP1.0每次请求都要创建连接的缺点。

04. HTTPS与HTTP的一些区别

HTTPS协议需要到CA申请证书。HTTP协议运行在TCP之上，所有传输的内容都是明文，HTTPS运行在SSL/TLS之上，SSL/TLS运行在TCP之上，所有传输的内容都经过加密的。HTTP和HTTPS使用的是完全不同的连接方式，用的端口也不一样，前者是80，后者是443。HTTPS可以有效的防止运营商劫持，解决了防劫持的一个大问题。

05. SPDY：HTTP1.x的优化

2012年google提出了SPDY的方案，优化了HTTP1.X的请求延迟，解决了HTTP1.X的安全性，具体如下：

复用流。SPDY允许在一个连接上无限制并发流。因为请求在一个通道上，TCP效率更高：更少的网络连接，发出更少更密集的数据包。

请求优先级。 多路复用带来一个新的问题是，在连接共享的基础之上有可能会导致关键请求被阻塞。客户端从服务器端请求它希望的项目数量，并为每个请求分配一个优先级。这可以防止在网络通道被非关键资源堵塞时，高优先级的请求被挂起。

header压缩。 前面提到HTTP1.x的header很多时候都是重复多余的。客户端从服务器端请求它希望的项目数量，并为每个请求分配一个优先级。这可以防止在网络通道被非关键资源堵塞时，高优先级的请求被挂起。

加密协议传输。基于HTTPS的加密协议传输，大大提高了传输数据的可靠性性。

服务端推送。服务端推送采用了SPDY的网页，例如网页有一个sytle.css的请求，在客户端收到sytle.css数据的同时，服务端会将sytle.js的文件推送给客户端，当客户端再次尝试获取sytle.js时就可以直接从缓存中获取到，不用再发请求了。SPDY构成图：

 SPDY位于HTTP之下，TCP和SSL之上，这样可以轻松兼容老版本的HTTP协议(将HTTP1.x的内容封装成一种新的frame格式)，同时可以使用已有的SSL功能。

06. HTTP2.0性能

Akamai 公司建立的一个官方的演示HTTP/2: the Future of the Internet，用以说明 HTTP/2 相比于之前的 HTTP/1.1 在性能上的大幅度提升。同时请求 379 张图片，从加载时间可以看出HTTP2.0要比HTTP1.1快7-8倍。同等并发数下，http2.0只用了43秒传输完4.3G数据；而http1.1用40多分钟，单论传输性能提升10倍不止，对我们关键的https CPU占用效果非常明显。

07. HTTP2.0：SPDY的升级版

HTTP2.0也是基于SPDY设计的，但是HTTP2.0 跟 SPDY 仍有所区别。

HTTP2.0和SPDY的区别：

HTTP2.0 支持明文 HTTP 传输，而 SPDY 强制使用 HTTPS。

HTTP2.0 消息头的压缩算法采用 HPACK ，而非 SPDY 采用的 DEFLATE。

08. HTTP2.0和HTTP1.X

相比的新特性

新的二进制格式。HTTP1.x的解析是基于文本。基于文本协议的格式解析存在天然缺陷，文本的表现形式有多样性，要做到健壮性考虑的场景必然很多，二进制则不同，只认0和1的组合。基于这种考虑HTTP2.0的协议解析决定采用二进制格式，实现方便且健壮

链接共享。每一个请求都是用作连接共享机制的。一个请求对应一个id，这样一个连接上可以有多个请求，每个连接的请求可以随机的混在一起，接收方可以根据请求的 id将请求再归属到各自不同的服务端请求里面。

header压缩。如上文中所言，对前面提到过HTTP1.x的header带有大量信息，而且每次都要重复发送，HTTP2.0使用encoder来减少需要传输的header大小，通讯双方各自cache一份header fields表，既避免了重复header的传输，又减小了需要传输的大小。

服务端推送。同SPDY一样，HTTP2.0也具有server push功能。

09. HTTP2.0的升级改造

HTTP2.0其实可以支持非HTTPS的，但是现在主流的浏览器像chrome，firefox表示还是只支持基于 TLS 部署的HTTP2.0协议，所以要想升级成HTTP2.0还是先升级HTTPS为好。

当已经升级HTTPS之后，升级HTTP2.0就简单很多，如果使用nginx，只要在配置文件中启动相应的协议就可以了，可以参考NGINX白皮书，NGINX配置HTTP2.0官方指南 https://www.nginx.com/blog/nginx-1-9-5/。HTTP2.0完全兼容HTTP1.x的语义，对于不支持HTTP2.0的浏览器，NGINX会自动向下兼容。

编辑/赵小娟