标签：cond mes domain 基础 16px ip 协议 shard intel 5.6
|
本文原作者阮一峰，作者博客：ruanyifeng.com。 1、引言HTTP 协议是最重要的互联网基础协议之一，它从最初的仅为浏览网页的目的进化到现在，已经是短连接通信的事实工业标准，最新版本 HTTP/2 更是让它再次成为技术热点。 作为即时通讯开发者来说，深刻理解HTTP协议有助于在现今复杂移动网络环境下的优化和最佳实践的开展，本文将通俗易懂的地介绍 HTTP 协议的历史演变和设计思路。 <ignore_js_op>  2、相关文章《网络编程懒人入门(七)：深入浅出，全面理解HTTP协议》 《现代移动端网络短连接的优化手段总结：请求速度、弱网适应、安全保障》 《IM开发基础知识补课(四)：正确理解HTTP短连接中的Cookie、Session和Token》 《IM开发基础知识补课：正确理解前置HTTP SSO单点登陆接口的原理》 《从HTTP到MQTT：一个基于位置服务的APP数据通信实践概述》 《技术扫盲：新一代基于UDP的低延时网络传输层协议——QUIC详解》 《让互联网更快：新一代QUIC协议在腾讯的技术实践分享》 3、HTTP/0.9HTTP 是基于 TCP/IP 协议的应用层协议（详见《网络编程懒人入门(一)：快速理解网络通信协议（上篇）》、《网络编程懒人入门(二)：快速理解网络通信协议（下篇）》）。它不涉及数据包（packet）传输，主要规定了客户端和服务器之间的通信格式，默认使用80端口。 最早版本是1991年发布的0.9版。该版本极其简单，只有一个命令GET： GET /index.html 上面命令表示，TCP 连接（connection）建立后，客户端向服务器请求（request）网页index.html。 协议规定，服务器只能回应HTML格式的字符串，不能回应别的格式： <html> 服务器发送完毕，就关闭TCP连接。 4、HTTP/1.04.1简介1996年5月，HTTP/1.0 版本发布，内容大大增加（详见 RFC1945）。 首先，任何格式的内容都可以发送。这使得互联网不仅可以传输文字，还能传输图像、视频、二进制文件。这为互联网的大发展奠定了基础。 其次，除了GET命令，还引入了POST命令和HEAD命令，丰富了浏览器与服务器的互动手段。 再次，HTTP请求和回应的格式也变了。除了数据部分，每次通信都必须包括头信息（HTTP header），用来描述一些元数据。 其他的新增功能还包括状态码（status code）、多字符集支持、多部分发送（multi-part type）、权限（authorization）、缓存（cache）、内容编码（content encoding）等。 4.2请求格式下面是一个1.0版的HTTP请求的例子： GET / HTTP/1.0 可以看到，这个格式与0.9版有很大变化。 第一行是请求命令，必须在尾部添加协议版本（HTTP/1.0）。后面就是多行头信息，描述客户端的情况。 4.3响应格式（Response）服务器的回应如下： HTTP/1.0 200 OK 回应的格式是"头信息 + 一个空行（\r\n） + 数据"。其中，第一行是"协议版本 + 状态码（status code） + 状态描述"。（详见《网络编程懒人入门(七)：深入浅出，全面理解HTTP协议》） 4.4Content-Type 字段关于字符的编码，1.0版规定，头信息必须是 ASCII 码，后面的数据可以是任何格式。因此，服务器回应的时候，必须告诉客户端，数据是什么格式，这就是Content-Type字段的作用。 下面是一些常见的Content-Type字段的值： text/plain 这些数据类型总称为MIME type，每个值包括一级类型和二级类型，之间用斜杠分隔。 除了预定义的类型，厂商也可以自定义类型，就像下面这样： application/vnd.debian.binary-package 上面的类型表明，发送的是Debian系统的二进制数据包。 MIME type还可以在尾部使用分号，添加参数： Content-Type: text/html; charset=utf-8 上面的类型表明，发送的是网页，而且编码是UTF-8。 客户端请求的时候，可以使用Accept字段声明自己可以接受哪些数据格式： Accept: */* 上面代码中，客户端声明自己可以接受任何格式的数据。 MIME type不仅用在HTTP协议，还可以用在其他地方，比如HTML网页： <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8" /> 4.5Content-Encoding 字段由于发送的数据可以是任何格式，因此可以把数据压缩后再发送。 Content-Encoding字段说明数据的压缩方法： Content-Encoding: gzip 客户端在请求时，用Accept-Encoding字段说明自己可以接受哪些压缩方法： Accept-Encoding: gzip, deflate 4.6缺点HTTP/1.0 版的主要缺点是，每个TCP连接只能发送一个请求。发送数据完毕，连接就关闭，如果还要请求其他资源，就必须再新建一个连接。 TCP连接的新建成本很高，因为需要客户端和服务器三次握手，并且开始时发送速率较慢（slow start）。所以，HTTP 1.0版本的性能比较差。随着网页加载的外部资源越来越多，这个问题就愈发突出了。 为了解决这个问题，有些浏览器在请求时，用了一个非标准的Connection字段： Connection: keep-alive 这个字段要求服务器不要关闭TCP连接，以便其他请求复用。 服务器同样回应这个字段： Connection: keep-alive 一个可以复用的TCP连接就建立了，直到客户端或服务器主动关闭连接。但是，这不是标准字段，不同实现的行为可能不一致，因此不是根本的解决办法。 5、HTTP/1.11997年1月，HTTP/1.1 版本发布，只比 1.0 版本晚了半年。HTTP/1.1进一步完善了 HTTP 协议，一直用到了20年后的今天，直到现在还是最流行的版本。 5.1持久连接1.1 版的最大变化，就是引入了持久连接（persistent connection），即TCP连接默认不关闭，可以被多个请求复用，不用声明Connection: keep-alive。 客户端和服务器发现对方一段时间没有活动，就可以主动关闭连接。 不过，规范的做法是，客户端在最后一个请求时，发送Connection: close，明确要求服务器关闭TCP连接： Connection: close 目前，对于同一个域名，大多数浏览器允许同时建立6个持久连接。 5.2管道机制1.1 版还引入了管道机制（pipelining），即在同一个TCP连接里面，客户端可以同时发送多个请求。这样就进一步改进了HTTP协议的效率。 举例来说，客户端需要请求两个资源。以前的做法是，在同一个TCP连接里面，先发送A请求，然后等待服务器做出回应，收到后再发出B请求。管道机制则是允许浏览器同时发出A请求和B请求，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。 5.3Content-Length 字段一个TCP连接现在可以传送多个回应，势必就要有一种机制，区分数据包是属于哪一个回应的。 这就是Content-length字段的作用，声明本次回应的数据长度： Content-Length: 3495 上面代码告诉浏览器，本次回应的长度是3495个字节，后面的字节就属于下一个回应了。 在1.0版中，Content-Length字段不是必需的，因为浏览器发现服务器关闭了TCP连接，就表明收到的数据包已经全了。 5.4分块传输编码使用Content-Length字段的前提条件是，服务器发送回应之前，必须知道回应的数据长度。 对于一些很耗时的动态操作来说，这意味着，服务器要等到所有操作完成，才能发送数据，显然这样的效率不高。更好的处理方法是，产生一块数据，就发送一块，采用"流模式"（stream）取代"缓存模式"（buffer）。 因此，1.1版规定可以不使用Content-Length字段，而使用"分块传输编码"（chunked transfer encoding）。 只要请求或回应的头信息有Transfer-Encoding字段，就表明回应将由数量未定的数据块组成： Transfer-Encoding: chunked 每个非空的数据块之前，会有一个16进制的数值，表示这个块的长度。最后是一个大小为0的块，就表示本次回应的数据发送完了。 下面是一个例子： HTTP/1.1 200 OK 5.5其他功能1.1版还新增了许多动词方法：PUT、PATCH、HEAD、 OPTIONS、DELETE。 另外，客户端请求的头信息新增了Host字段，用来指定服务器的域名： Host: example.com 有了Host字段，就可以将请求发往同一台服务器上的不同网站，为虚拟主机的兴起打下了基础。 5.6缺点虽然1.1版允许复用TCP连接，但是同一个TCP连接里面，所有的数据通信是按次序进行的。服务器只有处理完一个回应，才会进行下一个回应。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"（Head-of-line blocking）。 为了避免这个问题，只有两种方法：一是减少请求数，二是同时多开持久连接。这导致了很多的网页优化技巧，比如合并脚本和样式表、将图片嵌入CSS代码、域名分片（domain sharding）等等。如果HTTP协议设计得更好一些，这些额外的工作是可以避免的。 有关HTTP/1.1的详细技术介绍，详见《网络编程懒人入门(七)：深入浅出，全面理解HTTP协议》。 6、SPDY 协议2009年，谷歌公开了自行研发的 SPDY 协议，主要解决 HTTP/1.1 效率不高的问题。 这个协议在Chrome浏览器上证明可行以后，就被当作 HTTP/2 的基础，主要特性都在 HTTP/2 之中得到继承。 7、HTTP/2<ignore_js_op>  2015年，HTTP/2 发布。它不叫 HTTP/2.0，是因为标准委员会不打算再发布子版本了，下一个新版本将是 HTTP/3。 7.1二进制协议HTTP/1.1 版的头信息肯定是文本（ASCII编码），数据体可以是文本，也可以是二进制。HTTP/2 则是一个彻底的二进制协议，头信息和数据体都是二进制，并且统称为"帧"（frame）：头信息帧和数据帧。 二进制协议的一个好处是，可以定义额外的帧。HTTP/2 定义了近十种帧，为将来的高级应用打好了基础。如果使用文本实现这种功能，解析数据将会变得非常麻烦，二进制解析则方便得多。 7.2多工HTTP/2 复用TCP连接，在一个连接里，客户端和浏览器都可以同时发送多个请求或回应，而且不用按照顺序一一对应，这样就避免了"队头堵塞"。 举例来说，在一个TCP连接里面，服务器同时收到了A请求和B请求，于是先回应A请求，结果发现处理过程非常耗时，于是就发送A请求已经处理好的部分， 接着回应B请求，完成后，再发送A请求剩下的部分。 这样双向的、实时的通信，就叫做多工（Multiplexing）。 7.3数据流因为 HTTP/2 的数据包是不按顺序发送的，同一个连接里面连续的数据包，可能属于不同的回应。因此，必须要对数据包做标记，指出它属于哪个回应。 HTTP/2 将每个请求或回应的所有数据包，称为一个数据流（stream）。每个数据流都有一个独一无二的编号。数据包发送的时候，都必须标记数据流ID，用来区分它属于哪个数据流。另外还规定，客户端发出的数据流，ID一律为奇数，服务器发出的，ID为偶数。 数据流发送到一半的时候，客户端和服务器都可以发送信号（RST_STREAM帧），取消这个数据流。1.1版取消数据流的唯一方法，就是关闭TCP连接。这就是说，HTTP/2 可以取消某一次请求，同时保证TCP连接还打开着，可以被其他请求使用。 客户端还可以指定数据流的优先级。优先级越高，服务器就会越早回应。 7.4头信息压缩HTTP 协议不带有状态，每次请求都必须附上所有信息。所以，请求的很多字段都是重复的，比如Cookie和User Agent，一模一样的内容，每次请求都必须附带，这会浪费很多带宽，也影响速度。 HTTP/2 对这一点做了优化，引入了头信息压缩机制（header compression）。一方面，头信息使用gzip或compress压缩后再发送；另一方面，客户端和服务器同时维护一张头信息表，所有字段都会存入这个表，生成一个索引号，以后就不发送同样字段了，只发送索引号，这样就提高速度了。 7.5服务器推送HTTP/2 允许服务器未经请求，主动向客户端发送资源，这叫做服务器推送（server push）。 常见场景是客户端请求一个网页，这个网页里面包含很多静态资源。正常情况下，客户端必须收到网页后，解析HTML源码，发现有静态资源，再发出静态资源请求。其实，服务器可以预期到客户端请求网页后，很可能会再请求静态资源，所以就主动把这些静态资源随着网页一起发给客户端了。 （原文链接：http://www.ruanyifeng.com/blog/2016/08/http.html） 附录：更多网络通信基础资料《TCP/IP详解 - 第11章·UDP：用户数据报协议》 《TCP/IP详解 - 第17章·TCP：传输控制协议》 《TCP/IP详解 - 第18章·TCP连接的建立与终止》 《TCP/IP详解 - 第21章·TCP的超时与重传》 《技术往事：改变世界的TCP/IP协议（珍贵多图、手机慎点）》 《通俗易懂-深入理解TCP协议（上）：理论基础》 《通俗易懂-深入理解TCP协议（下）：RTT、滑动窗口、拥塞处理》 《理论经典：TCP协议的3次握手与4次挥手过程详解》 《理论联系实际：Wireshark抓包分析TCP 3次握手、4次挥手过程》 《计算机网络通讯协议关系图（中文珍藏版）》 《UDP中一个包的大小最大能多大？》 《P2P技术详解(一)：NAT详解——详细原理、P2P简介》 《P2P技术详解(二)：P2P中的NAT穿越(打洞)方案详解》 《P2P技术详解(三)：P2P技术之STUN、TURN、ICE详解》 《通俗易懂：快速理解P2P技术中的NAT穿透原理》 《高性能网络编程(一)：单台服务器并发TCP连接数到底可以有多少》 《高性能网络编程(二)：上一个10年，著名的C10K并发连接问题》 《高性能网络编程(三)：下一个10年，是时候考虑C10M并发问题了》 《高性能网络编程(四)：从C10K到C10M高性能网络应用的理论探索》 《不为人知的网络编程(一)：浅析TCP协议中的疑难杂症(上篇)》 《不为人知的网络编程(二)：浅析TCP协议中的疑难杂症(下篇)》 《不为人知的网络编程(三)：关闭TCP连接时为什么会TIME_WAIT、CLOSE_WAIT》 《不为人知的网络编程(四)：深入研究分析TCP的异常关闭》 《不为人知的网络编程(五)：UDP的连接性和负载均衡》 《不为人知的网络编程(六)：深入地理解UDP协议并用好它》 《不为人知的网络编程(七)：如何让不可靠的UDP变的可靠？》 《网络编程懒人入门(一)：快速理解网络通信协议（上篇）》 《网络编程懒人入门(二)：快速理解网络通信协议（下篇）》 《网络编程懒人入门(三)：快速理解TCP协议一篇就够》 《网络编程懒人入门(四)：快速理解TCP和UDP的差异》 《网络编程懒人入门(五)：快速理解为什么说UDP有时比TCP更有优势》 《网络编程懒人入门(六)：史上最通俗的集线器、交换机、路由器功能原理入门》 《网络编程懒人入门(七)：深入浅出，全面理解HTTP协议》 《技术扫盲：新一代基于UDP的低延时网络传输层协议——QUIC详解》 《让互联网更快：新一代QUIC协议在腾讯的技术实践分享》 《现代移动端网络短连接的优化手段总结：请求速度、弱网适应、安全保障》 《聊聊iOS中网络编程长连接的那些事》 《移动端IM开发者必读(一)：通俗易懂，理解移动网络的“弱”和“慢”》 《移动端IM开发者必读(二)：史上最全移动弱网络优化方法总结》 《IPv6技术详解：基本概念、应用现状、技术实践（上篇）》 《IPv6技术详解：基本概念、应用现状、技术实践（下篇）》 《从HTTP/0.9到HTTP/2：一文读懂HTTP协议的历史演变和设计思路》 >> 更多同类文章 …… |
|
|
[转帖]从HTTP/0.9到HTTP/2：一文读懂HTTP协议的历史演变和设计思路
标签：cond mes domain 基础 16px ip 协议 shard intel 5.6
原文地址：https://www.cnblogs.com/jinanxiaolaohu/p/9693027.html
