HTTP 的前世今生：一次性搞懂 HTTP、HTTPS、SPDY、HTTP2
作為互聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議的一員老將，HTTP 協(xié)議走到今天已經(jīng)經(jīng)歷了三次版本的變動(dòng)，現(xiàn)在***的版本是 HTTP2.0，相信大家早已耳熟能詳。今天就給大家好好介紹一下 HTTP 的前世今生。
HTTP/0.9
HTTP 的最早版本誕生在 1991 年，這個(gè)最早版本和現(xiàn)在比起來(lái)極其簡(jiǎn)單，沒(méi)有 HTTP 頭，沒(méi)有狀態(tài)碼，甚至版本號(hào)也沒(méi)有，后來(lái)它的版本號(hào)才被定為 0.9 來(lái)和其他版本的 HTTP 區(qū)分。HTTP/0.9 只支持一種方法—— Get，請(qǐng)求只有一行。
- GET /hello.html
響應(yīng)也是非常簡(jiǎn)單的，只包含 html 文檔本身。
- <HTML>
- Hello world
- </HTML>
當(dāng) TCP 建立連接之后，服務(wù)器向客戶(hù)端返回 HTML 格式的字符串。發(fā)送完畢后，就關(guān)閉 TCP 連接。由于沒(méi)有狀態(tài)碼和錯(cuò)誤代碼，如果服務(wù)器處理的時(shí)候發(fā)生錯(cuò)誤，只會(huì)傳回一個(gè)特殊的包含問(wèn)題描述信息的 HTML 文件。這就是最早的 HTTP/0.9 版本。
HTTP/1.0
1996 年，HTTP/1.0 版本發(fā)布，大大豐富了 HTTP 的傳輸內(nèi)容，除了文字，還可以發(fā)送圖片、視頻等，這為互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。相比 HTTP/0.9，HTTP/1.0 主要有如下特性：
- 請(qǐng)求與響應(yīng)支持 HTTP 頭，增加了狀態(tài)碼，響應(yīng)對(duì)象的一開(kāi)始是一個(gè)響應(yīng)狀態(tài)行
- 協(xié)議版本信息需要隨著請(qǐng)求一起發(fā)送，支持 HEAD，POST 方法
- 支持傳輸 HTML 文件以外其他類(lèi)型的內(nèi)容
一個(gè)典型的 HTTP/1.0 的請(qǐng)求像這樣：
- GET /hello.html HTTP/1.0
- User-Agent:NCSA_Mosaic/2.0(Windows3.1)
- 200 OK
- Date: Tue, 15 Nov 1996 08:12:31 GMT
- Server: CERN/3.0 libwww/2.17
- Content-Type: text/html
- <HTML>
- 一個(gè)包含圖片的頁(yè)面
- <IMGSRCIMGSRC="/smile.gif">
- </HTML>
HTTP/1.1
在 HTTP/1.0 發(fā)布幾個(gè)月后，HTTP/1.1 就發(fā)布了。HTTP/1.1 更多的是作為對(duì) HTTP/1.0 的完善，在 HTTP1.1 中，主要具有如下改進(jìn)：
- 可以復(fù)用連接
- 增加 pipeline：HTTP 管線(xiàn)化是將多個(gè) HTTP 請(qǐng)求整批提交的技術(shù)，而在傳送過(guò)程中不需先等待服務(wù)端的回應(yīng)。管線(xiàn)化機(jī)制須通過(guò)***連接（persistent connection）完成。瀏覽器將HTTP請(qǐng)求大批提交可大幅縮短頁(yè)面的加載時(shí)間，特別是在傳輸延遲（lag/latency）較高的情況下。有一點(diǎn)需要注意的是，只有冪等的請(qǐng)求可以使用 pipeline，如 GET，HEAD 方法。
- chunked 編碼傳輸：該編碼將實(shí)體分塊傳送并逐塊標(biāo)明長(zhǎng)度,直到長(zhǎng)度為 0 塊表示傳輸結(jié)束, 這在實(shí)體長(zhǎng)度未知時(shí)特別有用(比如由數(shù)據(jù)庫(kù)動(dòng)態(tài)產(chǎn)生的數(shù)據(jù))
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引入更多緩存控制機(jī)制：如 etag，cache-control
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引入內(nèi)容協(xié)商機(jī)制，包括語(yǔ)言，編碼，類(lèi)型等，并允許客戶(hù)端和服務(wù)器之間約定以最合適的內(nèi)容進(jìn)行交換
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請(qǐng)求消息和響應(yīng)消息都支持 Host 頭域：在 HTTP1.0 中認(rèn)為每臺(tái)服務(wù)器都綁定一個(gè)唯一的 IP 地址，因此，請(qǐng)求消息中的URL并沒(méi)有傳遞主機(jī)名（hostname）。但隨著虛擬主機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在一臺(tái)物理服務(wù)器上可以存在多個(gè)虛擬主機(jī)（Multi-homed Web Servers），并且它們共享一個(gè) IP 地址。因此，Host 頭的引入就很有必要了。
- 新增了 OPTIONS,PUT, DELETE, TRACE, CONNECT 方法
雖然 HTTP/1.1 已經(jīng)優(yōu)化了很多點(diǎn)，作為一個(gè)目前使用最廣泛的協(xié)議版本，已經(jīng)能夠滿(mǎn)足很多網(wǎng)絡(luò)需求，但是隨著網(wǎng)頁(yè)變得越來(lái)越復(fù)雜，甚至演變成為獨(dú)立的應(yīng)用，HTTP/1.1 逐漸暴露出了一些問(wèn)題：
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在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，每次都要重新建立連接，對(duì)移動(dòng)端特別不友好
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傳輸內(nèi)容是明文，不夠安全
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header 內(nèi)容過(guò)大，每次請(qǐng)求 header 變化不大，造成浪費(fèi)
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keep-alive 給服務(wù)端帶來(lái)性能壓力
為了解決這些問(wèn)題，HTTPS 和 SPDY 應(yīng)運(yùn)而生。
HTTPS
HTTPS 是以安全為目標(biāo)的 HTTP 通道，簡(jiǎn)單講是 HTTP 的安全版，即 HTTP 下加入 SSL 層，HTTPS 的安全基礎(chǔ)是 SSL，因此加密的詳細(xì)內(nèi)容就需要 SSL。
HTTPS 協(xié)議的主要作用可以分為兩種：一種是建立一個(gè)信息安全通道，來(lái)保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?；另一種就是確認(rèn)網(wǎng)站的真實(shí)性。
HTTPS 和 HTTP 的區(qū)別主要如下：
- HTTPS 協(xié)議使用 ca 申請(qǐng)證書(shū)，由于免費(fèi)證書(shū)較少，需要一定費(fèi)用。
- HTTP 是明文傳輸，HTTPS 則是具有安全性的 SSL 加密傳輸協(xié)議。
- HTTP 和 HTTPS使用的是完全不同的連接方式，用的端口也不一樣，前者是 80，后者是 443。
SPDY
其實(shí) SPDY 并不是新的一種協(xié)議，而是在 HTTP 之前做了一層會(huì)話(huà)層。
在 2010 年到 2015 年，谷歌通過(guò)實(shí)踐一個(gè)實(shí)驗(yàn)性的 SPDY 協(xié)議，證明了一個(gè)在客戶(hù)端和服務(wù)器端交換數(shù)據(jù)的另類(lèi)方式。其收集了瀏覽器和服務(wù)器端的開(kāi)發(fā)者的焦點(diǎn)問(wèn)題，明確了響應(yīng)數(shù)量的增加和解決復(fù)雜的數(shù)據(jù)傳輸。在啟動(dòng) SPDY 這個(gè)項(xiàng)目時(shí)預(yù)設(shè)的目標(biāo)是：
- 頁(yè)面加載時(shí)間 (PLT) 減少 50%。
- 無(wú)需網(wǎng)站作者修改任何內(nèi)容。
- 將部署復(fù)雜性降至***，無(wú)需變更網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。
- 與開(kāi)源社區(qū)合作開(kāi)發(fā)這個(gè)新協(xié)議。
- 收集真實(shí)性能數(shù)據(jù)，驗(yàn)證這個(gè)實(shí)驗(yàn)性協(xié)議是否有效。
為了達(dá)到降低目標(biāo)，減少頁(yè)面加載時(shí)間的目標(biāo)，SPDY 引入了一個(gè)新的二進(jìn)制分幀數(shù)據(jù)層，以實(shí)現(xiàn)多向請(qǐng)求和響應(yīng)、優(yōu)先次序、最小化及消除不必要的網(wǎng)絡(luò)延遲，目的是更有效地利用底層 TCP 連接。
HTTP/2.0
時(shí)間來(lái)到 2015 年，HTTP/2.0 問(wèn)世。先來(lái)介紹一下 HTTP/2.0 的特點(diǎn)吧：
- 使用二進(jìn)制分幀層：在應(yīng)用層與傳輸層之間增加一個(gè)二進(jìn)制分幀層，以此達(dá)到在不改動(dòng) HTTP 的語(yǔ)義，HTTP 方法、狀態(tài)碼、URI 及首部字段的情況下，突破HTTP1.1 的性能限制，改進(jìn)傳輸性能，實(shí)現(xiàn)低延遲和高吞吐量。在二進(jìn)制分幀層上，HTTP2.0 會(huì)將所有傳輸?shù)男畔⒎指顬楦〉南⒑蛶?，并?duì)它們采用二進(jìn)制格式的編碼，其中 HTTP1.x 的首部信息會(huì)被封裝到 Headers 幀，而我們的 request body 則封裝到 Data 幀里面。
- 多路復(fù)用：對(duì)于 HTTP/1.x，即使開(kāi)啟了長(zhǎng)連接，請(qǐng)求的發(fā)送也是串行發(fā)送的，在帶寬足夠的情況下，對(duì)帶寬的利用率不夠，HTTP/2.0 采用了多路復(fù)用的方式，可以并行發(fā)送多個(gè)請(qǐng)求，提高對(duì)帶寬的利用率。
- 數(shù)據(jù)流優(yōu)先級(jí)：由于請(qǐng)求可以并發(fā)發(fā)送了，那么如果出現(xiàn)了瀏覽器在等待關(guān)鍵的 CSS 或者 JS 文件完成對(duì)頁(yè)面的渲染時(shí)，服務(wù)器卻在專(zhuān)注的發(fā)送圖片資源的情況怎么辦呢？HTTP/2.0 對(duì)數(shù)據(jù)流可以設(shè)置優(yōu)先值，這個(gè)優(yōu)先值決定了客戶(hù)端和服務(wù)端處理不同的流采用不同的優(yōu)先級(jí)策略。
- 服務(wù)端推送：在 HTTP/2.0 中，服務(wù)器可以向客戶(hù)發(fā)送請(qǐng)求之外的內(nèi)容，比如正在請(qǐng)求一個(gè)頁(yè)面時(shí)，服務(wù)器會(huì)把頁(yè)面相關(guān)的 logo，CSS 等文件直接推送到客戶(hù)端，而不會(huì)等到請(qǐng)求來(lái)的時(shí)候再發(fā)送，因?yàn)榉?wù)器認(rèn)為客戶(hù)端會(huì)用到這些東西。這相當(dāng)于在一個(gè) HTML 文檔內(nèi)集合了所有的資源。
- 頭部壓縮：使用首部表來(lái)跟蹤和存儲(chǔ)之前發(fā)送的鍵值對(duì)，對(duì)于相同的內(nèi)容，不會(huì)再每次請(qǐng)求和響應(yīng)時(shí)發(fā)送。
可以看到 HTTP/2.0 的新特點(diǎn)和 SPDY 很相似，其實(shí) HTTP/2.0 本來(lái)就是基于 SPDY 設(shè)計(jì)的，可以說(shuō)是 SPDY 的升級(jí)版。
但是 HTTP/2.0 仍有和 SPDY 不同的地方，主要有如下兩點(diǎn)：
- HTTP2.0 支持明文 HTTP 傳輸，而 SPDY 強(qiáng)制使用 HTTPS。
- HTTP2.0 消息頭的壓縮算法采用 HPACK，而非 SPDY 采用的 DEFLATE。
