HTTP2和HTTPS来不来了解一下？

Posted 2020-12-26 java3y

一、前言

只有光头才能变强

HTTP博文回顾：

• PC端：HTTP就是这么简单
• PC端：HTTP面试题都在这里
• 微信公众号端：HTTP就是这么简单
• 微信公众号端：HTTP面试题都在这里

本文力求简单讲清每个知识点，希望大家看完能有所收获

二、HTTP协议的今生来世

最近在看博客的时候，发现有的面试题已经考HTTP/2了，于是我就顺着去了解一下。

到现在为止，HTTP协议已经有三个版本了：

• HTTP1.0
• HTTP1.1
• HTTP/2

下面就简单聊聊他们三者的区别，以及整理一些必要的额外知识点。

2.1HTTP版本之间的区别

2.1.1HTTP1.0和HTTP1.1区别

HTTP1.0和HTTP1.1最主要的区别就是：

• HTTP1.1默认是持久化连接！

在HTTP1.0默认是短连接：

简单来说就是：每次与服务器交互，都需要新开一个连接！

试想一下：请求一张图片，新开一个连接，请求一个CSS文件，新开一个连接，请求一个JS文件，新开一个连接。HTTP协议是基于TCP的，TCP每次都要经过三次握手，四次挥手，慢启动...这都需要去消耗我们非常多的资源的！

在HTTP1.1中默认就使用持久化连接来解决：建立一次连接，多次请求均由这个连接完成！(如果阻塞了，还是会开新的TCP连接的)

相对于持久化连接还有另外比较重要的改动：

• HTTP 1.1增加host字段
• HTTP 1.1中引入了Chunked transfer-coding，范围请求，实现断点续传(实际上就是利用HTTP消息头使用分块传输编码，将实体主体分块传输)
• HTTP 1.1管线化(pipelining)理论，客户端可以同时发出多个HTTP请求，而不用一个个等待响应之后再请求
  • 注意：这个pipelining仅仅是限于理论场景下，大部分桌面浏览器仍然会选择默认关闭HTTP pipelining！
  • 所以现在使用HTTP1.1协议的应用，都是有可能会开多个TCP连接的！

参考资料：

• https://www.cnblogs.com/gofighting/p/5421890.html

2.1.2HTTP2基础

在说HTTP2之前，不如先直观比较一下HTTP2和HTTP1.1的区别：

• https://http2.akamai.com/demo

上面也已经说了，HTTP 1.1提出了管线化(pipelining)理论，但是仅仅是限于理论的阶段上，这个功能默认还是关闭了的。

管线化(pipelining)和非管线化的区别：

HTTP Pipelining其实是把多个HTTP请求放到一个TCP连接中一一发送，而在发送过程中不需要等待服务器对前一个请求的响应；只不过，客户端还是要按照发送请求的顺序来接收响应！

---

就像在超市收银台或者银行柜台排队时一样，你并不知道前面的顾客是干脆利索的还是会跟收银员/柜员磨蹭到世界末日（不管怎么说，服务器（即收银员/柜员）是要按照顺序处理请求的，如果前一个请求非常耗时（顾客磨蹭），那么后续请求都会受到影响。

• 在HTTP1.0中，发送一次请求时，需要等待服务端响应了才可以继续发送请求。
• 在HTTP1.1中，发送一次请求时，不需要等待服务端响应了就可以发送请求了，但是回送数据给客户端的时候，客户端还是需要按照响应的顺序来一一接收
• 所以说，无论是HTTP1.0还是HTTP1.1提出了Pipelining理论，还是会出现阻塞的情况。从专业的名词上说这种情况，叫做线头阻塞（Head of line blocking）简称：HOLB

2.1.3HTTP1.1和HTTP2区别

HTTP2与HTTP1.1最重要的区别就是解决了线头阻塞的问题！其中最重要的改动是：多路复用 (Multiplexing)

• 多路复用意味着线头阻塞将不在是一个问题，允许同时通过单一的 HTTP/2 连接发起多重的请求-响应消息，合并多个请求为一个的优化将不再适用。
  • (我们知道：HTTP1.1中的Pipelining是没有付诸于实际的)，之前为了减少HTTP请求，有很多操作将多个请求合并，比如：Spriting(多个图片合成一个图片)，内联Inlining(将图片的原始数据嵌入在CSS文件里面的URL里），拼接Concatenation(一个请求就将其下载完多个JS文件)，分片Sharding(将请求分配到各个主机上)......

使用了HTTP2可能是这样子的：

HTTP2所有性能增强的核心在于新的二进制分帧层(不再以文本格式来传输了)，它定义了如何封装http消息并在客户端与服务器之间传输。

看上去协议的格式和HTTP1.x完全不同了，实际上HTTP2并没有改变HTTP1.x的语义，只是把原来HTTP1.x的header和body部分用frame重新封装了一层而已

HTTP2连接上传输的每个帧都关联到一个“流”。流是一个独立的，双向的帧序列可以通过一个HTTP2的连接在服务端与客户端之间不断的交换数据。

实际上运输时：

HTTP2还有一些比较重要的改动：

• 使用HPACK对HTTP/2头部压缩
• 服务器推送
  • HTTP2推送资料：https://segmentfault.com/a/1190000015773338
• 流量控制
  • 针对传输中的流进行控制(TCP默认的粒度是针对连接)
• 流优先级（Stream Priority）它被用来告诉对端哪个流更重要。

2.2HTTP2总结

HTTP1.1新改动：

• 持久连接
• 请求管道化
• 增加缓存处理（新的字段如cache-control）
• 增加Host字段、支持断点传输等

HTTP2新改动：

• 二进制分帧
• 多路复用
• 头部压缩
• 服务器推送

参考资料：

• HTTP2 GitBook电子书(中文版)：https://legacy.gitbook.com/book/ye11ow/http2-explained/details
• HTTP/2.0 相比1.0有哪些重大改进？https://www.zhihu.com/question/34074946
• HTTP/2 新特性浅析：https://segmentfault.com/a/1190000002765886
• HTTP2学习资料：https://imququ.com/post/http2-resource.html
• HTTP2简介和基于HTTP2的Web优化：http://caibaojian.com/toutiao/6641
• http2原理入门：https://blog.qingf.me/?p=600
• HTTP/2 对现在的网页访问，有什么大的优化呢？体现在什么地方？https://www.zhihu.com/question/24774343/answer/96586977
• HTTP/2笔记之流和多路复用：http://www.blogjava.net/yongboy/archive/2015/03/19/423611.aspx

2.3HTTPS再次回顾

之前在面试的时候被问到了HTTPS，SSL这样的知识点，也没答上来，这里也简单整理一下。

首先还是来解释一下基础的东东：

• 对称加密：
  • 加密和解密都是用同一个密钥
• 非对称加密：
  • 加密用公开的密钥，解密用私钥
  • (私钥只有自己知道，公开的密钥大家都知道)
• 数字签名：
  • 验证传输的内容是对方发送的数据
  • 发送的数据没有被篡改过
• 数字证书（Certificate Authority）简称CA
  • 认证机构证明是真实的服务器发送的数据。

3y的通讯之路：

• 远古时代：3y和女朋友聊天传输数据之间没有任何的加密，直接传输
  • 内容被看得一清二楚，毫无隐私可言
• 上古时期：使用对称加密的方式来保证传输的数据只有两个人知道
  • 此时有个问题：密钥不能通过网络传输(因为没有加密之前，都是不安全的)，所以3y和女朋友先约见面一次，告诉对方密码是多少，再对话聊天。
• 中古时期：3y不单单要跟女朋友聊天，还要跟爸妈聊天的哇(同样不想泄漏了自己的通讯信息)。那有那么多人，难道每一次都要约来见面一次吗？(说明维护多个对称密钥是麻烦的！)--->所以用到了非对称加密
  • 3y自己保留一份密码，独一无二的(私钥)。告诉3y女朋友，爸妈一份密码(这份密码是公开的，谁都可以拿--->公钥)。让他们给我发消息之前，先用那份我告诉他们的密码加密一下，再发送给我。我收到信息之后，用自己独一无二的私钥解密就可以了！
• 近代：此时又出现一个问题：虽然别人不知道私钥是什么，拿不到你原始传输的数据，但是可以拿到加密后的数据，他们可以改掉某部分的数据再发送给服务器，这样服务器拿到的数据就不是完整的了。
  • 3y女朋友给3y发了一条信息”3y我喜欢你“，然后用3y给的公钥加密，发给3y了。此时不怀好意的人截取到这条加密的信息，他破解不了原信息。但是他可以修改加密后的数据再传给3y。可能3y拿到收到的数据就是”3y你今晚跪键盘吧“
• 现代：拿到的数据可能被篡改了，我们可以使用数字签名来解决被篡改的问题。数字签名其实也可以看做是非对称加密的手段一种，具体是这样的：得到原信息hash值，用私钥对hash值加密，另一端用公钥解密，最后比对hash值是否变了。如果变了就说明被篡改了。(一端用私钥加密，另一端用公钥解密，也确保了来源)
• 目前现在：好像使用了数字签名就万无一失了，其实还有问题。我们使用非对称加密的时候，是使用公钥进行加密的。如果公钥被伪造了，后面的数字签名其实就毫无意义了。讲到底：还是可能会被中间人攻击~此时我们就有了CA认证机构来确认公钥的真实性！

对于数字签名和CA认证还是不太了解参考一下

• 阮一峰：http://www.ruanyifeng.com/blog/2011/08/what_is_a_digital_signature.html
• 什么是数字签名和证书？https://www.jianshu.com/p/9db57e761255

---

回到我们的HTTPS，HTTPS其实就是在HTTP协议下多加了一层SSL协议(ps:现在都用TLS协议了)

HTTPS采用的是混合方式加密：

过程是这样子的：

• 用户向web服务器发起一个安全连接的请求
• 服务器返回经过CA认证的数字证书，证书里面包含了服务器的public key(公钥)
• 用户拿到数字证书，用自己浏览器内置的CA证书解密得到服务器的public key
• 用户用服务器的public key加密一个用于接下来的对称加密算法的密钥，传给web服务器
  • 因为只有服务器有private key可以解密，所以不用担心中间人拦截这个加密的密钥
• 服务器拿到这个加密的密钥，解密获取密钥，再使用对称加密算法，和用户完成接下来的网络通信

所以相比HTTP，HTTPS 传输更加安全

• （1） 所有信息都是加密传播，黑客无法窃听。
• （2） 具有校验机制，一旦被篡改，通信双方会立刻发现。
• （3） 配备身份证书，防止身份被冒充。

参考资料：

• 数字签名、数字证书、SSL、https是什么关系？https://www.zhihu.com/question/52493697/answer/131015846
• 浅谈SSL/TLS工作原理：https://zhuanlan.zhihu.com/p/36981565
• HTTPS系列:https://tech.upyun.com/article/192/HTTPS%E7%B3%BB%E5%88%97%E5%B9%B2%E8%B4%A7%EF%BC%88%E4%B8%80%EF%BC%89%EF%BC%9AHTTPS%20%E5%8E%9F%E7%90%86%E8%AF%A6%E8%A7%A3.html
• 网站HTTP升级HTTPS完全配置手册：https://www.cnblogs.com/powertoolsteam/p/http2https.html

三、总结

我只是在学习的过程中，把自己遇到的问题写出来，整理出来，希望可以对大家有帮助。如果文章有错的地方，希望大家可以在评论区指正，一起学习交流~

参考资料：

• 《图解HTTP》

如果文章有错的地方欢迎指正，大家互相交流。习惯在微信看技术文章，想要获取更多的Java资源的同学，可以关注微信公众号:Java3y。为了大家方便，刚新建了一下qq群：742919422，大家也可以去交流交流。谢谢支持了！希望能多介绍给其他有需要的朋友

文章的目录导航：

• https://zhongfucheng.bitcron.com/post/shou-ji/wen-zhang-dao-hang