http 1.0 1.1 2 3

2023-07-03 12:06:21

HTTP 1.0

1.0 的 HTTP 版本，是一种无状态，无连接的应用层协议。 HTTP1.0 规定浏览器和服务器保持短暂的链接。

浏览器每次请求都需要与服务器建立一个 TCP 连接，服务器处理完成以后立即断开 TCP 连接(无连接)，服务器不跟踪也每个客户单，也不记录过去的请求(无状态)。

这种无状态性可以借助 cookie/session 机制来做身份认证和状态记录。

存在的问题 无法复用连接，每次发送请求，都需要进行一次 TCP 连接，而 TCP 的连接释放过程又是比较费事的。这种无连接的特性会使得网络的利用率变低。

队头阻塞(head of line blocking)，由于 HTTP1.0 规定下一个请求必须在前一个请求响应到达之前才能发送，假设前一个请求响应一直不到达，那么下一个请求就不发送，后面的请求就阻塞了。

不支持断点续传，也就是说，每次都会传送全部的页面和数据。

HTTP 1.1

• 长连接，HTTP1.1 增加 Connection 字段，对于同一个 host，通过设置 Keep-Alive 保持 HTTP 连接不断。避免每次客户端与服务器请求都要重复建立释放建立 TCP 连接。提高了网络的利用率。

• 如果客户端想关闭 HTTP 连接，可以在请求头中携带 Connection:false 来告知服务器关闭请求。

• 支持断点续传，通过使用请求头中的 Range 来实现。

• 可以使用管道传输，多个请求可以同时发送，但是服务器还是按照顺序，先回应 A 请求，完成后再回应 B 请求。要是 前面的回应特别慢，后面就会有许多请求排队等着。这称为「队头堵塞」。

HTTP2.0

二进制分帧，HTTP2.0 通过在应用层和传输层之间增加一个二进制分层帧，突破了 HTTP1.1 的性能限制，改进传输性能。

• 多路复用(链接共享)— 真并行传输

• 流(stream)：已建立连接上的双向字节流；

• 消息：与逻辑消息对应的完整的一系列数据帧；

• 帧(frame)：HTTP2.0 通信的最小单位，每个帧包含头部，至少也会标识出当前所属的流(stream_id)。

• 所有 HTTP2.0 通信都在一个 TCP 链接上完成，这个链接可以承载任意流量的双向数据流。

• 每个数据流以消息的形式发送，而消息由一或多个帧组成。这些帧可以乱序发送，然后再根据每个帧头部的流标识符(Stream_id)重新封装。

• 多路复用(连接共享)可能会导致关键字被阻塞，HTTP2.0 里每个数据流都可以设置优先级和依赖，优先级高的数据流会被服务器优先处理和返回客户端，数据流还可以依赖其他的子数据流。

• 可见，HTTP2.0 实现了真正的并行传输，它能够在一个 TCP 上进行任意数量的 HTTP 请求。而这个强大的功能基于“二进制分帧”的特性。

• 头部压缩，在 HTTP1.X 中，头部元数据都是以纯文本的形式发送的，通常会给每个请求增加 500-8000 字节的负荷。比如 cookie，默认情况下，浏览器会在每次请求的时候，把 cookie 附在 header 上面发给服务器。

• 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_files 表，既避免重复 header 的传输，又减少了需要传输的大小。

• 高效的压缩算法可以很大的压缩 header，减少发送包的数量从而降低延迟。

• 服务器推送，服务器除了最初请求的响应外，服务器还可以额外向客户端推送资源，而无需客户端明确的需求。

HTTP 3.0

基于 Google 的 QUIC，HTTP3 背后的主要思想是放弃 TCP，转而使用基于 UDP 的 QUIC 协议。

• 与 HTTP2 在技术上允许未加密的通信不同，QUIC 严格要求加密后才能建立连接。此外，加密不仅适用于 HTTP 负载，还适用于流经连接的所有数据，从而避免了一大堆安全问题。建立持久连接、协商加密协议，甚至发送第一批数据都被合并到 QUIC 中的单个请求/响应周期中，从而大大减少了连接等待时间。如果客户端具有本地缓存的密码参数，则可以通过简化的握手（0-RTT）重新建立与已知主机的连接。

• 为了解决传输级别的线头阻塞问题，通过 QUIC 连接传输的数据被分为一些流。流是持久性 QUIC 连接中短暂、独立的“子连接”。每个流都处理自己的错误纠正和传递保证，但使用连接全局压缩和加密属性。每个客户端发起的 HTTP 请求都在单独的流上运行，因此丢失数据包不会影响其他流/请求的数据传输。

总结

HTTP 1.0

无状态，无连接； 短连接：每次发送请求都要重新建立 tcp 请求，即三次握手，非常浪费性能； 无 host 头域，也就是 http 请求头里的 host； 不允许断点续传，而且不能只传输对象的一部分，要求传输整个对象。

HTTP 1.1

• 长连接，流水线，使用 connection:keep-alive 使用长连接；
• 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；
• 由于长连接会给服务器造成压力。

HTTP 2.0

• 二进制分帧；
• 多路复用(或连接共享)，使用多个 stream，每个 stream 又分帧传输，使得一个 tcp 连接能够处理多个 http 请求；
• 头部压缩，双方各自维护一个 header 的索引表，使得不需要直接发送值，通过发送 key 缩减头部大小；
• 服务器推送(Sever push)。

HTTP 3.0

• 基于 google 的 QUIC 协议，而 quic 协议是使用 udp 实现的；
• 减少了 tcp 三次握手时间，以及 tls 握手时间；
• 解决了 http 2.0 中前一个 stream 丢包导致后一个 stream 被阻塞的问题；
• 优化了重传策略，重传包和原包的编号不同，降低后续重传计算的消耗；
• 连接迁移，不再用 tcp 四元组确定一个连接，而是用一个 64 位随机数来确定这个连接；
• 更合适的流量控制。