一文串聯(lián) HTTP / [ 0.9 | 1.0 | 1.1 | 2 | 3 ]

1989 年，萬維網(wǎng)誕生之后，HTTP 迅速成為主導世界的應用層協(xié)議。在今天，幾乎任何場景都或多或少用到了 HTTP 協(xié)議。

在 30 多年的歷史中，HTTP 協(xié)議本身有比較大的發(fā)展，同時，還有一些重大的變動也在醞釀之中。這些演化使得這個協(xié)議的表現(xiàn)力更強，性能更好，更能滿足日新月異的應用需求。本文就來回顧和展望一下 HTTP 的歷史和未來。

• HTTP/0.9
• HTTP/1.0
• HTTP/1.1
• HTTP/2
• HTTP/3

HTTP/0.9

HTTP/0.9 誕生于 1991 年，是 HTTP 協(xié)議的最初版，構(gòu)造十分簡單：

• 請求端只支持 GET 請求
• 響應端只能返回 HTML 文本數(shù)據(jù)

GET /index.html

  
    Hello World
  

請求示意圖如下：

可以看到，HTTP/0.9 只能發(fā)送 GET 請求，且每一個請求都單獨創(chuàng)建一個 TCP 連接，響應端只能返回 HTML 格式的數(shù)據(jù)，響應完成之后 TCP 請求斷開。

這樣的請求方式雖然能夠滿足當時的使用需求，但也還是暴露出了一些問題。

HTTP/0.9 痛點：

• 請求方式唯一，返回格式唯一
• TCP 連接無法復用

HTTP/1.0

HTTP/1.0 誕生于 1996 年，它在 HTTP/0.9 的基礎上，增加了 HTTP 頭部字段，極大擴展了 HTTP 的使用場景。這個版本的 HTTP 不僅可以傳輸文字，還能傳輸圖像、視頻、二進制文件，為互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展奠定了堅實的基礎。

核心特點如下：

• 請求端增加 HTTP 協(xié)議版本，響應端增加狀態(tài)碼。
• 請求方法增加 POST、HEAD。
• 請求端和響應端增加頭部字段。
• Content-Type 讓響應數(shù)據(jù)不只限于超文本。
• Expires、Last-Modified 緩存頭。
• Authorization 身份認證。
• Connection: keep-alive 支持長連接，但非標準。

GET /mypage.html HTTP/1.0
User-Agent: NCSA_Mosaic/2.0 (Windows 3.1)

200 OK
Date: Tue, 15 Nov 1994 08:12:31 GMT
Server: CERN/3.0 libwww/2.17
Content-Type: text/html


  
    Hello World
  

請求示意圖如下：

可以看到，HTTP/1.0 擴展了請求方法和響應狀態(tài)碼，并且支持定義 HTTP 頭部字段，通過 Content-Type 頭，我們就能傳輸任何格式的數(shù)據(jù)了。同時可以看出，HTTP/1.0 仍然是一個請求對應一個 TCP 連接，不能形成復用。

HTTP/1.0 痛點：

• TCP 連接無法復用。
• HTTP 隊頭阻塞，一個 HTTP 請求響應結(jié)束之后，才能發(fā)起下一個 HTTP 請求。
• 一臺服務器只能提供一個 HTTP 服務。

HTTP/1.1

HTTP/1.1 誕生于 1999 年，它進一步完善了 HTTP 協(xié)議，一直用到了 20 多年后的今天，仍然是使用最廣的 HTTP 版本。

核心特點如下：

• 持久連接。

• HTTP/1.1 默認開啟持久連接，在 TCP 連接建立后不立即關(guān)閉，讓多個 HTTP 請求得以復用。

• 管線化技術(shù)。

• HTTP/1.1 中，多個 HTTP 請求不用排隊發(fā)送，可以批量發(fā)送，這就解決了 HTTP 隊頭阻塞問題。但批量發(fā)送的 HTTP 請求，必須按照發(fā)送的順序返回響應，相當于問題解決了一半，仍然不是最佳體驗。

• 支持響應分塊。

• HTTP/1.1 實現(xiàn)了流式渲染，響應端可以不用一次返回所有數(shù)據(jù)，可以將數(shù)據(jù)拆分成多個模塊，產(chǎn)生一塊數(shù)據(jù)，就發(fā)送一塊數(shù)據(jù)，這樣客戶端就可以同步對數(shù)據(jù)進行處理，減少響應延遲，降低白屏時間。
• Bigpipe 的實現(xiàn)就是基于這個特性，具體是通過定義 Transfer-Encoding 頭來實現(xiàn)的。

• 增加 Host 頭。

• HTTP/1.1 實現(xiàn)了虛擬主機技術(shù)，將一臺服務器分成若干個主機，這樣就可以在一臺服務器上部署多個網(wǎng)站了。
• 通過配置 Host 的域名和端口號，即可支持多個 HTTP 服務：Host: :

• 其他擴展。

• 增加 Cache-Control、E-Tag 緩存頭。
• 增加 PUT、PATCH、HEAD、 OPTIONS、DELETE 請求方法。

GET /en-US/docs/Glossary/Simple_header HTTP/1.1
Host: developer.mozilla.org
User-Agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10.9; rv:50.0) Gecko/20100101 Firefox/50.0
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8
Accept-Language: en-US,en;q=0.5
Accept-Encoding: gzip, deflate, br
Referer: https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Glossary/Simple_header

200 OK
Connection: Keep-Alive
Content-Encoding: gzip
Content-Type: text/html; charset=utf-8
Date: Wed, 20 Jul 2016 10:55:30 GMT
Etag: "547fa7e369ef56031dd3bff2ace9fc0832eb251a"
Keep-Alive: timeout=5, max=1000
Last-Modified: Tue, 19 Jul 2016 00:59:33 GMT
Server: Apache
Transfer-Encoding: chunked
Vary: Cookie, Accept-Encoding


  
    Hello World
  

請求示意圖如下：

可以看到，HTTP/1.1 可以并行發(fā)起多個請求，并且也能復用同一個 TCP 連接，傳輸效率得到了提升。但響應端只能按照發(fā)送的順序進行返回，為此很多瀏覽器會為每個域名至多打開 6 個連接，用增加隊列的方式減少 HTTP 隊頭阻塞。

HTTP/1.1 痛點：

• HTTP 隊頭阻塞沒有徹底解決，響應端必須按照 HTTP 的發(fā)送順序進行返回，如果排序靠前的響應特別耗時，則會阻塞排序靠后的所有響應。

HTTP/2

HTTP/2 誕生于 2015 年，它的最大的特點是 All in 二進制，基于二進制的特性，對 HTTP 傳輸效率進行了深度優(yōu)化。

HTTP/2 將一個 HTTP 請求劃分為 3 個部分：

• 幀：一段二進制數(shù)據(jù)，是 HTTP/2 傳輸?shù)淖钚挝弧?/section>
• 消息：一個請求或響應對應的一個或多個幀。
• 數(shù)據(jù)流：已建立的連接內(nèi)的雙向字節(jié)流，可以承載一條或多條消息。

圖中可以看到，一個 TCP 連接上有多個數(shù)據(jù)流，一個數(shù)據(jù)流承載著雙向消息，一條消息包含了多個幀，每個幀都有唯一的標識，指向所在的數(shù)據(jù)流，來自不同數(shù)據(jù)流的幀可以交錯發(fā)送，然后再根據(jù)每個幀頭的數(shù)據(jù)流標識符重新組裝，這樣就實現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳輸。

HTTP/2 核心特點如下：

• 請求優(yōu)先級
• 多個 HTTP 請求同時發(fā)送時，會產(chǎn)生多個數(shù)據(jù)流，數(shù)據(jù)流中有一個優(yōu)先級的標識，服務器端可以根據(jù)這個標識來決定響應的優(yōu)先順序。
• 多路復用
• TCP 傳輸時，不用按照 HTTP 的發(fā)送順序進行響應，可以交錯發(fā)送，接收端根據(jù)幀首部的標識符，就能找到對應的流，進而重新組合得到最終數(shù)據(jù)。
• 服務器端推送
• HTTP/2 允許服務器未經(jīng)請求，主動向客戶端發(fā)送資源，并緩存到客戶端中，以避免二次請求。
• HTTP/1.1 中請求一個頁面時，瀏覽器會先發(fā)送一個 HTTP 請求，然后得到響應的 HTML 內(nèi)容并開始解析，如果發(fā)現(xiàn)有

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