彻底掌握Http2协议

Posted 2021-04-18 架构之旅

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现代生活中，网络越来越发达，网络协议作为网络发展的基础，推动着网络越来越高效方便；在OSI 7层网络的划分中，每个层都有各自的推进和发展，例如数据链路层和物理层的wifi6，应用层的http协议等等；今天我们就重点来看看http协议以及http最新版本的http2.0相关知识。

1. 实践认识http2

 http2协议已经在国内外的许多大型网站中得到应用，我们用chrome浏览器访问https://www.qq.com（其他大型网站如优酷，天猫等都可以）,访问前打开开发者工具的network标签。 

    如上图所示，大部分请求的protocol 为h2,也就是http 2；

2.  http1.0, http1.1以及 http2.0 的比较

当前使用的浏览器都支持http2协议；当前开发中使用的软件如tomcat等软件默认使用http1.1协议；okhttp 等http客户端支持；

http1.1，http2.0 对比   (https://http2.akamai.com/demo)：

3. http2.0 详细介绍

http2 的4个主要特征，下面结合okhttp3 的代码对比分析；

 1 

多路复用

http2 使用TCP单连接访问，在一个 TCP 连接上，我们可以向对方不断发送帧，每帧的 stream identifier 的标明这一帧属于哪个流，然后在对方接收时，根据 stream identifier 拼接每个流的所有帧组成一整块数据。

可以从chrome的控制台中看到：

如图所示，3个文件使用了同一个连接id，那么是所有请求都用同一个连接？显然不是，一个网页必然访问多个不同域名，而不同域名对应不同的服务器，自然不会共享同一个连接；

跨域名是不是不能用同一个连接？那么这个单连接的规则是什么？

http2必须要求https支持，所以首要满足https证书完全一致（例如使用泛域名证书）；域名解析的后的ip完全一致；

满足上面2个条件，跨域名也可以共用同一个连接.

 2 

Header压缩(HPARK)

案例：

https://mat1.gtimg.com/pingjs/ext2020/qqindex2018/dist/img/qq_logo_2x.png

http://mat1.gtimg.com/pingjs/ext2020/qqindex2018/dist/img/qq_logo_2x.png

从上面2图对比，对于同一张图片，http1.1和http2 相差0.2kb，那么图片一样（body）的情况下，必然是请求的header有差异，那么http2 是怎么压缩header的呢？

HPACK通过Huffman算法、静态表、动态表对三种header都做了压缩。比如上图中，method GET存在于静态表，用1个字节表示的整数2表达即可；user-agent Mozilla这行头部非常长，当它第2次出现时，用2个字节的整数62表示即可；即使它第1次出现时，也可以用Huffman算法压缩Mozilla这段很长的浏览器标识符，可以获得最多5/8的压缩率。

哈夫曼编码，主要目的是根据使用频率来最大化节省字符（编码）的存储空间。

细节代码可以参考：

 3 

二进制帧

如上图所示，Http1.1的POST请求，会被封装成为 Headers Frame，Data Frame；

Frame结构：  

Http2 包含多种Frame的类型，包含HEADERS，DATA，PRIORITY等等，具体每种Frame的作用后面细谈；

 4 

服务端推送

浏览器发送一个请求，服务器主动向浏览器推送与这个请求相关的资源，这样浏览器就不用发起后续请求。

Server-Push 主要是针对资源内联做出的优化，相较于 http/1.1 资源内联的优势:

• 客户端可以缓存推送的资源

• 客户端可以拒收推送过来的资源

• 推送资源可以由不同页面共享

• 服务器可以按照优先级推送资源

 5 

ALPN:

TLS 加密中在 Client-Hello 和 Server-Hello 的过程中通过 ALPN 进行协议协商。

应用层协议协商在 TLS 握手第一步的扩展中，Client Hello 中客户端指定 ALPN Next Protocol 为 h2 或者 http/1.1 说明客户端支持的协议。服务端如果在 Server Hello 中选择 h2 扩展，说明协商协议为 h2，后续请求响应跟着变化；如果服务端未设置 http/2 或者不支持 h2，则继续用 http/1.1 通信。

Nginx如何启用Http2.0

nginx 开启 HTTP2 只需在相应的 HTTPS 设置ssl后加上 http2 即可.

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