29 | HTTP/1：HTTP性能优化

超文本传输协议 HTTP/0.9

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特点：

  • 没有请求头和请求体，只需要一个请求行
  • 没有响应头，只有返回数据，不需要告诉浏览器过多信息

  • 返回的文件内容是以ASCII字符流传输的

    被浏览器推动的 HTTP/1.0

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    特点：

  • 增加了请求头和响应头：用以表示文件类型、文件压缩类型、文件编码类型、语言版本

  • 增加了状态码：表示实际请求处理的结果
  • 增加了Cache机制：用以减轻服务器的压力

  • 增加了用户代理：用以统计客户端的基础信息

    缝缝补补的 HTTP/1.1

    特点：

  • 持久连接：HTTP/1.1 中增加了持久连接的方法，它的特点是在一个 TCP 连接上可以传输多个 HTTP 请求，只要浏览器或者服务器没有明确断开连接，那么该 TCP 连接会一直保持。（目前浏览器中对于同一个域名，默认允许同时建立 6 个 TCP 持久连接。）

  • HTTP 管线化：将多个 HTTP 请求整批提交给服务器的技术，虽然可以整批发送请求，不过服务器依然需要根据请求顺序来回复浏览器的请求
  • 提供虚拟主机的支持: 将一个物理主机划分为多个虚拟主机，通过浏览器端的请求头Host 字段，浏览器根据不同的Host 字段值做不同的处理
  • 对动态生成的内容提供了完美支持：引入Chunk transfer 机制

  • 客户端 Cookie、安全机制

    30｜HTTP/2：如何提升网络速度？

    HTTP 1.1的问题

  • TCP 的慢启动

  • 同时开启了多条 TCP 连接，那么这些连接会竞争固定的带宽

  • HTTP/1.1 队头阻塞的问题

    HTTP/2的特点

  • HTTP/2 的多路复用

  • 可以设置请求的优先级
  • 服务器推送
  • 头部压缩

    HTTP/2 的多路复用

    一个域名只使用一个 TCP 长连接和消除队头阻塞问题

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HTTP2的多路复用机制：为每一个请求生成一个ID，服务器端接收到请求以后，可以根据请求的优先级（或其他喜好）决定优先返回哪些内容给浏览器，可以先返回响应头，后面在合适的时机再返回响应体，之所以可以这样乱序发送，是因为每一个响应数据都有对应的ID，浏览器接受到数据以后，再根据对应的ID将其拼接成一个完成的HTTP响应数据。

多路复用的实现

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通过引入二进制分帧层，为请求和响应增加了ID，就实现了 HTTP 的多路复用技术，可以乱序发送数据

  1. 首先，浏览器准备好请求数据，包括了请求行、请求头等信息，如果是 POST 方法，那么还要有请求体。
  2. 这些数据经过二进制分帧层处理之后，会被转换为一个个带有请求 ID 编号的帧，通过协议栈将这些帧发送给服务器。
  3. 服务器接收到所有帧之后，会将所有相同 ID 的帧合并为一条完整的请求信息。然后服务器处理该条请求，并将处理的响应行、响应头和响应体分别发送至二进制分帧层。
  4. 同样，二进制分帧层会将这些响应数据转换为一个个带有请求 ID 编号的帧，经过协议栈发送给浏览器。
  5. 浏览器接收到响应帧之后，会根据 ID 编号将帧的数据提交给对应的请求。

    31｜HTTP/3：甩掉TCP、TLS 的包袱，构建高效网络

    HTTP2的问题

  • TCP 的队头阻塞：在 TCP 传输过程中，由于单个数据包的丢失而造成的阻塞称为 TCP 上的队头阻塞
  • TCP 建立连接的延时：TCP(1.5RTT) + TLS(1-2RTT) = 3～4 个 RTT(Round Trip Time 网络延迟)

  • TCP 协议僵化: 中间设备、操作系统

    QUIC 协议(Quick UDP Internet Connections)

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    QUIC 协议特点：

  • 实现了类似 TCP 的流量控制、传输可靠性的功能（虽然UDP不支持可靠传输，增加了一层实现数据包重传、拥塞控制以及其他一些 TCP 中存在的特性）

  • 集成了 TLS 加密功能
  • 实现了 HTTP/2 中的多路复用功能（QUIC 实现了在同一物理连接上可以有多个独立的逻辑数据流）

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  • 实现了快速握手功能

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HTTP1 VS HTTP1.1 VS HTTP2 的对比

HTTP1

  • 无状态：服务器不记录不存储请求过的状态
  • 无连接：每一次发送请求，都需要重新建立TCP连接


HTTP1.1**

  • cookie：增加了cookie记录客户端身份
  • 缓存机制
  • 断点续传
  • 持久连接 connection: keep-alive：对于同一个域名下的请求，可以复用TCP连接
  • 管道化：在同一个TCP连接下，允许发送多个HTTP请求，但是响应的顺序依然是按照请求的顺序返回（没有解决对头阻塞的问题） ``` // 无管道化 请求1 > 响应1 —> 请求2 > 响应2 —> 请求3 > 响应3

// 管道化 请求1 —> 请求2 —> 请求3 > 响应1 —> 响应2 —> 响应3 ```

HTTP2

  • 多路复用：一个TCP连接可以发送多个HTTP请求
  • 二进制分帧层
    • 将一个TCP划分为多个流（stream）
    • 将http消息分解为独立的帧（frame）【帧代表着最小的数据单位，每个帧会标识出该帧属于哪个流，流也就是多个帧组成的数据流】
    • 帧通过自己所属的流乱序发送
    • 服务端根据标识符和首部将消息重新组装起来
  • 请求优先级
    • 可以设置请求的优先级，对优先级高的请求优先响应
  • 服务端推送：服务器端可以向客户端推送消息
  • 请求头压缩

HTTP VS HTTPS 的对比

1、https协议需要到ca申请证书，一般免费证书较少，因而需要一定费用。
2、http是超文本传输协议，信息是明文传输，https则是具有安全性的ssl加密传输协议。
3、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。
4、http的连接很简单，是无状态的；HTTPS协议是由SSL+HTTP协议构建的可进行加密传输、身份认证的网络协议，比http协议安全。

TCP VS UDP

UDP(User Datagram Protocol 用户数据包协议)

  • UDP不能保证数据的可靠性，但是传输速度非常快
  • 主要应用在一些关注速度、但是不那么严格要求数据完整性的领域，如在线视频、互动游戏等

TCP(Transmission Control Protocoa, 传输控制协议)： 面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议

  • 对于数据包丢失的情况，TCP 提供重传机制；
  • TCP 引入了数据包排序机制，用来保证把乱序的数据包组合成一个完整的文件。
  • 主要应用在一些关注数据传输可靠性的应用，如邮箱