作為一個(gè)經(jīng)常和web打交道的程序員，了解這些協(xié)議是必須的，本文就向大家介紹一下這些協(xié)議的區(qū)別和基本概念，文中可能不局限于前端知識(shí)，還包括一些運(yùn)維，協(xié)議方面的知識(shí)，希望能給讀者帶來(lái)一些收獲，如有不對(duì)之處還請(qǐng)指出。

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1. web始祖HTTP

全稱(chēng)：超文本傳輸協(xié)議(HyperText Transfer Protocol) 伴隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和瀏覽器的誕生，HTTP1.0也隨之而來(lái)，處于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用層，HTTP是建立在TCP協(xié)議之上，所以HTTP協(xié)議的瓶頸及其優(yōu)化技巧都是基于TCP協(xié)議本身的特性，例如tcp建立連接的3次握手和斷開(kāi)連接的4次揮手以及每次建立連接帶來(lái)的RTT延遲時(shí)間。

2. HTTP與現(xiàn)代化瀏覽器

早在HTTP建立之初，主要就是為了將超文本標(biāo)記語(yǔ)言(HTML)文檔從Web服務(wù)器傳送到客戶端的瀏覽器。也是說(shuō)對(duì)于前端來(lái)說(shuō)，我們所寫(xiě)的HTML頁(yè)面將要放在我們的web服務(wù)器上，用戶端通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)url地址來(lái)獲取網(wǎng)頁(yè)的顯示內(nèi)容，但是到了WEB2.0以來(lái)，我們的頁(yè)面變得復(fù)雜，不僅僅單純的是一些簡(jiǎn)單的文字和圖片，同時(shí)我們的HTML頁(yè)面有了CSS，Javascript，來(lái)豐富我們的頁(yè)面展示，當(dāng)ajax的出現(xiàn)，我們又多了一種向服務(wù)器端獲取數(shù)據(jù)的方法，這些其實(shí)都是基于HTTP協(xié)議的。同樣到了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，我們頁(yè)面可以跑在手機(jī)端瀏覽器里面，但是和PC相比，手機(jī)端的網(wǎng)絡(luò)情況更加復(fù)雜，這使得我們開(kāi)始了不得不對(duì)HTTP進(jìn)行深入理解并不斷優(yōu)化過(guò)程中。

3. HTTP的基本優(yōu)化

影響一個(gè)HTTP網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求的因素主要有兩個(gè)：帶寬和延遲。

• 帶寬：如果說(shuō)我們還停留在撥號(hào)上網(wǎng)的階段，帶寬可能會(huì)成為一個(gè)比較嚴(yán)重影響請(qǐng)求的問(wèn)題，但是現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)建設(shè)已經(jīng)使得帶寬得到極大的提升，我們不再會(huì)擔(dān)心由帶寬而影響網(wǎng)速，那么就只剩下延遲了。
• 延遲：

1. 瀏覽器阻塞(HOL blocking)：瀏覽器會(huì)因?yàn)橐恍┰蜃枞?qǐng)求。瀏覽器對(duì)于同一個(gè)域名，同時(shí)只能有 4 個(gè)連接(這個(gè)根據(jù)瀏覽器內(nèi)核不同可能會(huì)有所差異)，超過(guò)瀏覽器最大連接數(shù)限制，后續(xù)請(qǐng)求就會(huì)被阻塞。
2. DNS 查詢(DNS Lookup)：瀏覽器需要知道目標(biāo)服務(wù)器的 IP 才能建立連接。將域名解析為 IP 的這個(gè)系統(tǒng)就是 DNS。這個(gè)通常可以利用DNS緩存結(jié)果來(lái)達(dá)到減少這個(gè)時(shí)間的目的。
3. 建立連接(Initial connection)：HTTP 是基于 TCP 協(xié)議的，瀏覽器最快也要在第三次握手時(shí)才能捎帶 HTTP 請(qǐng)求報(bào)文，達(dá)到真正的建立連接，但是這些連接無(wú)法復(fù)用會(huì)導(dǎo)致每次請(qǐng)求都經(jīng)歷三次握手和慢啟動(dòng)。三次握手在高延遲的場(chǎng)景下影響較明顯，慢啟動(dòng)則對(duì)文件類(lèi)大請(qǐng)求影響較大。

4. HTTP1.0和HTTP1.1的一些區(qū)別

HTTP1.0最早在網(wǎng)頁(yè)中使用是在1996年，那個(gè)時(shí)候只是使用一些較為簡(jiǎn)單的網(wǎng)頁(yè)上和網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求上，而HTTP1.1則在1999年才開(kāi)始廣泛應(yīng)用于現(xiàn)在的各大瀏覽器網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求中，同時(shí)HTTP1.1也是當(dāng)前使用最為廣泛的HTTP協(xié)議。 主要區(qū)別主要體現(xiàn)在：

1. 緩存處理，在HTTP1.0中主要使用header里的If-Modified-Since,Expires來(lái)做為緩存判斷的標(biāo)準(zhǔn)，HTTP1.1則引入了更多的緩存控制策略例如Entity tag，If-Unmodified-Since, If-Match, If-None-Match等更多可供選擇的緩存頭來(lái)控制緩存策略。
2. 帶寬優(yōu)化及網(wǎng)絡(luò)連接的使用，HTTP1.0中，存在一些浪費(fèi)帶寬的現(xiàn)象，例如客戶端只是需要某個(gè)對(duì)象的一部分，而服務(wù)器卻將整個(gè)對(duì)象送過(guò)來(lái)了，并且不支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳功能，HTTP1.1則在請(qǐng)求頭引入了range頭域，它允許只請(qǐng)求資源的某個(gè)部分，即返回碼是206(Partial Content)，這樣就方便了開(kāi)發(fā)者自由的選擇以便于充分利用帶寬和連接。
3. 錯(cuò)誤通知的管理，在HTTP1.1中新增了24個(gè)錯(cuò)誤狀態(tài)響應(yīng)碼，如409(Conflict)表示請(qǐng)求的資源與資源的當(dāng)前狀態(tài)發(fā)生沖突;410(Gone)表示服務(wù)器上的某個(gè)資源被刪除。
4. Host頭處理，在HTTP1.0中認(rèn)為每臺(tái)服務(wù)器都綁定一個(gè)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。HTTP1.1的請(qǐng)求消息和響應(yīng)消息都應(yīng)支持Host頭域，且請(qǐng)求消息中如果沒(méi)有Host頭域會(huì)報(bào)告一個(gè)錯(cuò)誤(400 Bad Request)。
5. 長(zhǎng)連接，HTTP 1.1支持長(zhǎng)連接(PersistentConnection)和請(qǐng)求的流水線(Pipelining)處理，在一個(gè)TCP連接上可以傳送多個(gè)HTTP請(qǐng)求和響應(yīng)，減少了建立和關(guān)閉連接的消耗和延遲，在HTTP1.1中默認(rèn)開(kāi)啟Connection： keep-alive，一定程度上彌補(bǔ)了HTTP1.0每次請(qǐng)求都要?jiǎng)?chuàng)建連接的缺點(diǎn)。以下是常見(jiàn)的HTTP1.0：

5. HTTP1.0和1.1現(xiàn)存的一些問(wèn)題

1. 上面提到過(guò)的，HTTP1.x在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，每次都需要重新建立連接，無(wú)疑增加了大量的延遲時(shí)間，特別是在移動(dòng)端更為突出。
2. HTTP1.x在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，所有傳輸?shù)膬?nèi)容都是明文，客戶端和服務(wù)器端都無(wú)法驗(yàn)證對(duì)方的身份，這在一定程度上無(wú)法保證數(shù)據(jù)的安全性。
3. HTTP1.x在使用時(shí)，header里攜帶的內(nèi)容過(guò)大，在一定程度上增加了傳輸?shù)某杀荆⑶颐看握?qǐng)求header基本不怎么變化，尤其在移動(dòng)端增加用戶流量。
4. 雖然HTTP1.x支持了keep-alive，來(lái)彌補(bǔ)多次創(chuàng)建連接產(chǎn)生的延遲，但是keep-alive使用多了同樣會(huì)給服務(wù)端帶來(lái)大量的性能壓力，并且對(duì)于單個(gè)文件被不斷請(qǐng)求的服務(wù)(例如圖片存放網(wǎng)站)，keep-alive可能會(huì)極大的影響性能，因?yàn)樗谖募徽?qǐng)求之后還保持了不必要的連接很長(zhǎng)時(shí)間。

6. HTTPS應(yīng)聲而出

為了解決以上問(wèn)題，網(wǎng)景在1994年創(chuàng)建了HTTPS，并應(yīng)用在網(wǎng)景導(dǎo)航者瀏覽器中。 最初，HTTPS是與SSL一起使用的;在SSL逐漸演變到TLS時(shí)(其實(shí)兩個(gè)是一個(gè)東西，只是名字不同而已)，新的HTTPS也由在2000年五月公布的RFC 2818正式確定下來(lái)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，HTTPS就是安全版的HTTP，并且由于當(dāng)今時(shí)代對(duì)安全性要求更高，chrome和firefox都大力支持網(wǎng)站使用HTTPS，蘋(píng)果也在ios 10系統(tǒng)中強(qiáng)制app使用HTTPS來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，由此可見(jiàn)HTTPS勢(shì)在必行。

7. HTTPS與HTTP的一些區(qū)別

HTTPS協(xié)議需要到CA申請(qǐng)證書(shū)，一般免費(fèi)證書(shū)很少，需要交費(fèi)。

HTTP協(xié)議運(yùn)行在TCP之上，所有傳輸?shù)膬?nèi)容都是明文，HTTPS運(yùn)行在SSL/TLS之上，SSL/TLS運(yùn)行在TCP之上，所有傳輸?shù)膬?nèi)容都經(jīng)過(guò)加密的。

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。

HTTPS可以有效的防止運(yùn)營(yíng)商劫持，解決了防劫持的一個(gè)大問(wèn)題。

8. HTTPS改造

如果一個(gè)網(wǎng)站要全站由HTTP替換成HTTPS，可能需要關(guān)注以下幾點(diǎn)：

1. 安裝CA證書(shū)，一般的證書(shū)都是需要收費(fèi)的，這邊推薦一個(gè)比較好的購(gòu)買(mǎi)證書(shū)網(wǎng)站：1)Let's Encrypt，免費(fèi)，快捷，支持多域名(不是通配符)，三條命令即時(shí)簽署+導(dǎo)出證書(shū)。缺點(diǎn)是暫時(shí)只有三個(gè)月有效期，到期需續(xù)簽。2Comodo PositiveSSL，收費(fèi)，但是比較穩(wěn)定。
2. 在購(gòu)買(mǎi)證書(shū)之后，在證書(shū)提供的網(wǎng)站上配置自己的域名，將證書(shū)下載下來(lái)之后，配置自己的web服務(wù)器，同時(shí)進(jìn)行代碼改造。
3. HTTPS 降低用戶訪問(wèn)速度。SSL握手，HTTPS 對(duì)速度會(huì)有一定程度的降低，但是只要經(jīng)過(guò)合理優(yōu)化和部署，HTTPS 對(duì)速度的影響完全可以接受。在很多場(chǎng)景下，HTTPS 速度完全不遜于 HTTP，如果使用 SPDY，HTTPS 的速度甚至還要比 HTTP 快。
4. 相對(duì)于HTTPS降低訪問(wèn)速度，其實(shí)更需要關(guān)心的是服務(wù)器端的CPU壓力，HTTPS中大量的密鑰算法計(jì)算，會(huì)消耗大量的CPU資源，只有足夠的優(yōu)化，HTTPS 的機(jī)器成本才不會(huì)明顯增加。

推薦一則淘寶網(wǎng)改造HTTPS的文章。

9. 使用SPDY加快你的網(wǎng)站速度

2012年google如一聲驚雷提出了SPDY的方案，大家才開(kāi)始從正面看待和解決老版本HTTP協(xié)議本身的問(wèn)題，SPDY可以說(shuō)是綜合了HTTPS和HTTP兩者有點(diǎn)于一體的傳輸協(xié)議，主要解決：

1. 降低延遲，針對(duì)HTTP高延遲的問(wèn)題，SPDY優(yōu)雅的采取了多路復(fù)用(multiplexing)。多路復(fù)用通過(guò)多個(gè)請(qǐng)求stream共享一個(gè)tcp連接的方式，解決了HOL blocking的問(wèn)題，降低了延遲同時(shí)提高了帶寬的利用率。
2. 請(qǐng)求優(yōu)先級(jí)(request prioritization)。多路復(fù)用帶來(lái)一個(gè)新的問(wèn)題是，在連接共享的基礎(chǔ)之上有可能會(huì)導(dǎo)致關(guān)鍵請(qǐng)求被阻塞。SPDY允許給每個(gè)request設(shè)置優(yōu)先級(jí)，這樣重要的請(qǐng)求就會(huì)優(yōu)先得到響應(yīng)。比如瀏覽器加載首頁(yè)，首頁(yè)的html內(nèi)容應(yīng)該優(yōu)先展示，之后才是各種靜態(tài)資源文件，腳本文件等加載，這樣可以保證用戶能看到網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容。
3. header壓縮。前面提到HTTP1.x的header很多時(shí)候都是重復(fù)多余的。選擇合適的壓縮算法可以減小包的大小和數(shù)量。
4. 基于HTTPS的加密協(xié)議傳輸，大大提高了傳輸數(shù)據(jù)的可靠性。
5. 服務(wù)端推送(server push)，采用了SPDY的網(wǎng)頁(yè)，例如我的網(wǎng)頁(yè)有一個(gè)sytle.css的請(qǐng)求，在客戶端收到sytle.css數(shù)據(jù)的同時(shí)，服務(wù)端會(huì)將sytle.js的文件推送給客戶端，當(dāng)客戶端再次嘗試獲取sytle.js時(shí)就可以直接從緩存中獲取到，不用再發(fā)請(qǐng)求了。SPDY構(gòu)成圖：

SPDY位于HTTP之下，TCP和SSL之上，這樣可以輕松兼容老版本的HTTP協(xié)議(將HTTP1.x的內(nèi)容封裝成一種新的frame格式)，同時(shí)可以使用已有的SSL功能。

兼容性：

10. HTTP2.0的前世今生

顧名思義有了HTTP1.x，那么HTTP2.0也就順理成章的出現(xiàn)了。HTTP2.0可以說(shuō)是SPDY的升級(jí)版(其實(shí)原本也是基于SPDY設(shè)計(jì)的)，但是，HTTP2.0 跟 SPDY 仍有不同的地方，主要是以下兩點(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

11. HTTP2.0的新特性

• 新的二進(jìn)制格式(Binary Format)，HTTP1.x的解析是基于文本?；谖谋緟f(xié)議的格式解析存在天然缺陷，文本的表現(xiàn)形式有多樣性，要做到健壯性考慮的場(chǎng)景必然很多，二進(jìn)制則不同，只認(rèn)0和1的組合?；谶@種考慮HTTP2.0的協(xié)議解析決定采用二進(jìn)制格式，實(shí)現(xiàn)方便且健壯。
• 多路復(fù)用(MultiPlexing)，即連接共享，即每一個(gè)request都是是用作連接共享機(jī)制的。一個(gè)request對(duì)應(yīng)一個(gè)id，這樣一個(gè)連接上可以有多個(gè)request，每個(gè)連接的request可以隨機(jī)的混雜在一起，接收方可以根據(jù)request的 id將request再歸屬到各自不同的服務(wù)端請(qǐng)求里面。多路復(fù)用原理圖：
• header壓縮，如上文中所言，對(duì)前面提到過(guò)HTTP1.x的header帶有大量信息，而且每次都要重復(fù)發(fā)送，HTTP2.0使用encoder來(lái)減少需要傳輸?shù)膆eader大小，通訊雙方各自cache一份header fields表，既避免了重復(fù)header的傳輸，又減小了需要傳輸?shù)拇笮　?/li>
• 服務(wù)端推送(server push)，同SPDY一樣，HTTP2.0也具有server push功能。目前，有大多數(shù)網(wǎng)站已經(jīng)啟用HTTP2.0，例如YouTuBe，淘寶網(wǎng)等網(wǎng)站，利用chrome控制臺(tái)可以查看是否啟用H2：

更多關(guān)于HTTP2的問(wèn)題可以參考：HTTP2奇妙日常，以及HTTP2.0的官方網(wǎng)站。

12. HTTP2.0的升級(jí)改造

對(duì)比HTTPS的升級(jí)改造，HTTP2.0或許會(huì)稍微簡(jiǎn)單一些，你可能需要關(guān)注以下問(wèn)題：

• 前文說(shuō)了HTTP2.0其實(shí)可以支持非HTTPS的，但是現(xiàn)在主流的瀏覽器像chrome，firefox表示還是只支持基于 TLS 部署的HTTP2.0協(xié)議，所以要想升級(jí)成HTTP2.0還是先升級(jí)HTTPS為好。
• 當(dāng)你的網(wǎng)站已經(jīng)升級(jí)HTTPS之后，那么升級(jí)HTTP2.0就簡(jiǎn)單很多，如果你使用NGINX，只要在配置文件中啟動(dòng)相應(yīng)的協(xié)議就可以了，可以參考NGINX白皮書(shū)，NGINX配置HTTP2.0官方指南。
• 使用了HTTP2.0那么，原本的HTTP1.x怎么辦，這個(gè)問(wèn)題其實(shí)不用擔(dān)心，HTTP2.0完全兼容HTTP1.x的語(yǔ)義，對(duì)于不支持HTTP2.0的瀏覽器，NGINX會(huì)自動(dòng)向下兼容的。

后記

• 以上就是關(guān)于HTTP,HTTP2.0,SPDY,HTTPS的一些基本理論，有些內(nèi)容沒(méi)有深入講解，大家可以跟進(jìn)參考連接具體查看。
• 關(guān)于HTTP1.x的一些優(yōu)化方式，例如文件合并壓縮，資源cdn，js，css優(yōu)化等等同樣使用與HTTP2.0和HTTPS，所以web前端的優(yōu)化，還是要繼續(xù)進(jìn)行。
• 其實(shí)WEB發(fā)展如此迅速的今天，有些技術(shù)是真的要與時(shí)俱進(jìn)的，就像蘋(píng)果宣布ios 10必須使用HTTPS開(kāi)始，關(guān)于web協(xié)議革新就已經(jīng)開(kāi)始了，為了更好的性能，更優(yōu)越的方式，現(xiàn)在就開(kāi)始升級(jí)改造吧