http发展史（http0.9、http1.0、http1.1、http/2、http/3）详解

news2024/11/26 22:23:39

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HTTP/0.9
HTTP/1.0
HTTP/1.1
@队头阻塞（Head-of-Line Blocking）
- - - 1. TCP 层的队头阻塞
    - 2. HTTP/1.1 的队头阻塞
HTTP/2
HTTP/3

HTTP/0.9

发布时间：1991年

特点：

只支持 GET 方法
没有 HTTP 头部
响应中只有 HTML 内容，没有任何元数据。

缺点：

功能极其有限，只能传输纯文本内容。
没有状态码和头部信息，无法提供有关请求或响应的额外信息。

HTTP/1.0

发布时间：1996年

改进点：

引入更多的请求方法，如 POST 和 HEAD。
支持 HTTP 头部，允许传输元数据。
引入状态码，用于指示请求的结果。
支持内容类型，允许传输非 HTML 内容。

缺点：

每个请求/响应对话都需要新建一个 TCP 连接，导致高延迟和低效率(http协议的瞬时性，如图）
没有缓存控制，导致频繁的重复请求

HTTP/1.1

发布时间：1997年

改进点：

引入持久连接（Persistent Connections），允许在一个 TCP 连接上传输多个请求/响应，减少连接开销。但必须等待上次一次请求结束，才能开启下一次请求
注：由于一个TCP连接同一时间只能做一次http请求，为了提高效率，主流浏览器往往同时并发6个TCP连接tcp connection，6个管道，这也是一种解决瞬时协议的办法，这是浏览器的机制，不是http自身机制此外多个并发的TCP connection也非常消耗服务器资源
支持分块传输编码（Chunked Transfer Encoding），允许服务器逐块发送响应数据。
引入管道化（Pipelining），允许在发送第一个请求的响应之前发送后续请求
- 注：虽然对于该方案，虽然http1.1支持，服务器支持，但是主流浏览器并不支持，chrome官方解释：https://www.chromium.org/developers/design-documents/network-stack/http-pipelining/ HTTP2 提供了新的编码方案，解决了这个问题
增加了更多的缓存控制头部，如 Cache-Control，优化缓存机制。
支持内容协商，允许服务器根据客户端的能力和偏好提供不同版本的资源

缺点：

仍然存在队头阻塞（Head-of-line Blocking）问题
每个资源仍需单独的请求，导致大量小文件请求时效率低下

@队头阻塞（Head-of-Line Blocking）

队头阻塞（Head-of-Line Blocking, HOL 阻塞）是指在一个数据包队列中，当前端的数据包被阻塞时，后续的数据包也无法被处理的现象。这种现象会导致延迟增加、带宽利用率降低和整体网络性能下降。HOL 阻塞可以发生在多种网络协议和传输层次上

1. TCP 层的队头阻塞

在 TCP 连接中，数据包按顺序传输和接收。TCP 使用序列号来确保数据包按正确的顺序到达。如果某个数据包在传输中丢失，接收方必须等待重新传输该数据包后才能继续处理后续的数据包。这种等待会导致队头阻塞。
示例：假设有一个包含数据包1、2、3的TCP连接。如果数据包2在传输过程中丢失，接收方必须等待重新传输数据包2，然后才能处理数据包3，即使数据包3已经到达。这会导致数据包3的处理被阻塞，直到数据包2被成功接收。

2. HTTP/1.1 的队头阻塞

在 HTTP/1.1 中，引入了持久连接和管道化（Pipelining），允许在一个连接中发送多个请求。然而，由于串行处理方式，如果一个请求处理变慢或被阻塞，后续所有的请求都会受到影响。这也是对头阻塞的一种表现。
示例：一个浏览器发送了多个HTTP请求（A、B、C）给服务器。如果请求A处理得很慢或被阻塞，浏览器必须等待请求A完成后才能处理请求B和请求C，尽管请求B和C可以并行处理。这会导致对头阻塞。

HTTP/2

发布时间：2015年

改进点：

二进制分帧层 (Binary framing layer）
单一连接上的多路复用（Multiplexing over Single Connection）
压缩（头部数据）Header Compress（HPACK）
服务器推送（Server Push）
默认安全（必须TLS加密）（Secure by default (must use TLS encryption)）
TLS期间的协议协商（ALPN）（Protocol Negotiation during TLS (ALPN)）

二进制分帧层和多路复用请看文章：http://t.csdnimg.cn/7hrH2
头部压缩请看文章：http://t.csdnimg.cn/rXuDw
应用层安全协商请看文章：http://t.csdnimg.cn/a3P6i

Multiplexing：多路复用

一个TCP流里面有多个流多个帧，通过ID在组装。在HTTP/2中，通过二进制分帧层，HTTP消息被分解成独立的帧，这些帧可以交错发送并在接收端重新组装，从而实现了请求和响应的多路复用。这意味着在一个TCP连接上可以同时处理多个请求和响应，大大提高了并发性和效率。

服务推送案列：

假设有一个网页index.html，它依赖两个资源：style.css和script.js。在传统的HTTP/1.1中，浏览器需要先请求index.html，然后解析HTML文件，发现需要加载style.css和script.js，再分别发送请求获取这两个资源。
2.而在HTTP/2中，当服务器接收到浏览器对index.html的请求后 (服务器已经知道了Client需要访问index.html，所以肯定index.html上的资源一起展示），它可以主动将style.css和script.js与index.html一起推送给浏览器。这样，当浏览器解析HTML文件时，它发现需要的资源已经预先加载完成，可以立即渲染页面并执行JavaScript代码，从而提高了网页的加载速度和用户体验。

需要注意的是，服务器推送并不是无条件地推送所有资源，而是根据一定的策略和算法来确定哪些资源应该被推送。这些策略和算法可以基于服务器的缓存情况、用户的历史访问记录、资源的优先级等因素来制定。同时，服务器推送也需要与浏览器的缓存策略相配合，以避免推送已经缓存过的资源造成浪费。