HTTP/2笔记之链接创建

前言

HTTP/2协议在TCP链接之初进行协商通讯，只有协商成功，才会涉及到后续的请求-响应等具体的业务型数据交换。

HTTP版本标识符

• h2，基于TLS之上构建的HTTP/2，做为ALPN的标识符，两个字节表示，0x68, 0x32，即https
• h2c，直接在TCP之上构建的HTTP/2，缺少安全保证，即http
• 在HTTP/2 RFC文档出现以前，以上版本字段须要添加上草案版本号，相似于h2-11,h2c-17

HTTP/2 请求过程

针对直接创建在标准TCP之上HTTP2，在未知服务器是否提供HTTP/2支持以前，能够依赖现有HTTP/1.1进行试探。

HTTP版本的请求内容

1. 客户端发起请求，只有请求报头：

   GET / HTTP/1. 1 Host: server. example. com Connection: Upgrade, HTTP2-Settings Upgrade: h2c HTTP2-Settings: <base64url encoding of HTTP/2 SETTINGS payload> 

2. 服务器若不支持HTTP/2，直接按照HTTP/1.1响应便可

   HTTP/1. 1 200 OK Content-Length: 243 Content-Type: text/html . . . 

3. 服务器支持HTTP/2，通知客户端一块儿切换到HTTP/2协议下吧

   HTTP/1. 1 101 Switching Protocols Connection: Upgrade Upgrade: h2c [ HTTP/2 connection . . . 

4. 101响应空行以后，服务器必须发送的第一个帧为SETTINGS帧（其负载可能为空）做为链接序言
5. 客户端接收到101响应后，也必须发送一个序言做为响应，其逻辑结构：

   PRI * HTTP/2.0\r\n\r\nSM\r\n\r\n // 纯字符串表示，翻译成字节数为24个字节 SETTINGS帧 // 其负载可能为空 

   服务器端和客户端所发送的链接序言有所不一样。
6. 客户端能够立刻发送请求帧或其它帧过去，不用等待来自服务器端的SETTINGS帧
7. 任一端接收到SETTINGS帧以后，都须要返回一个包含确认标志位SETTIGN做为确认
8. 其它帧的正常传输

HTTP/2的直接链接

客户端预先知道服务器提供HTTP/2支持，能够免去101协议切换的流程开销。 具体流程：

1. 客户端必须首先发送一个链接序言，其逻辑结构：

   PRI * HTTP/2.0\r\n\r\nSM\r\n\r\n // 纯字符串表示，翻译成字节数为24个字节 SETTINGS帧 // 其负载可能为空 

2. 发送完毕序言以后，客户端能够不用等待来自服务器端响应，立刻发送HTTP/2其它帧
3. 服务器端接收到客户端的链接序言以后，须要发送一个SETTINGS帧做为链接序言
4. 任一端接收到SETTINGS帧以后，都须要返回一个包含确认标志位SETTIGN做为确认
5. 其它帧的正常传输

HTTPS版本创建链接

HTTP/2安全版本在TLS上构建，协商采用的ALPN扩展协议，采用“h2”做为协议标识符（http版本则是“h2c”）。必定程度上可认为不存在试探是否支持或直接链接的烦恼，由于这个过程直接在TLS层协商而成。

流程以下：

1. 客户端和服务器端TLS层协商
2. 客户端发送链接序言（同上表示，PRI + SETTINGS）
3. 接收到客户端链接序言以后，服务器端发送链接序言
4. 双方各自确认SETTINGS帧
5. 其它帧的正常传输

HTTPS和HTTP Upgrade方式协商

HTTPS协商是强制，封装在TLS之上ALPN扩展实现，HTTP只有非直接链接方式才会存在经过101 协议切换方式进行升级。

这里有一张图形象说明其流程。

统一的链接过程

这里不管是HTTP仍是HTTPS，在两端成功协商以后（或HTTP的直接链接），其链接过程都是同样的

注意事项

1. 客户端发起的HTTP/1.1请求，其流标识符为1，默认优先级；半关闭“half closed”状态，一旦完成HTTP/2的链接，将被应用于响应
2. 文档提到的客户端能够经过HTTP Alternative Services（简称为[ALT-SVC]，相似于CNAME机制）得到通知服务器是否支持HTTP/2，但目前看来仅仅是草案建议而已
3. 链接序言用于最后两端协商确认双方要使用HTTP/2协议，创建初始化的HTTP/2链接环境
4. 客户端若知服务器支持HTTP/2，可免去经过HTTP/1.1 101协议切换方式进行升级，在创建链接后便可发送序言，不然只能在接收到服务器端101响应后发送序言
5. 创建在TLS上的HTTP/2经过ALPN扩展协商机制取代101协议切换
6. 链接序言所包含的SETTINGS帧其负载能够为空
7. 针对一个TCP链接，服务器第一个要发送的帧必须是SETTINGS帧
8. 为了不没必要要延迟，客户端能够在发送完毕序言以后发送帧数据，不用等待来自服务器端的序言SETTINGS帧
9. 客户端接收到服务器端做为序言的SETTINGS帧，须要遵照其设定
10. 在一些环境下须要提供一个顺序机制，容许服务器在客户端发送业务帧以前发送SETTINGS，这须要客户端配合
11. 客户端和服务器端任何一方接收到无效链接序言须要抛出PROTOCOL_ERROR类型链接错误，若收到GOAWAY帧，可忽略

小结

HTTP/2链接的创建协商机制比HTTP/1.1稍微复杂了一些。

对比明文版的HTTP/1.1和HTTP/2完成一次请求-响应：

1. HTTP/1.1在创建创建以后，只须要发送请求报文数据
2. HTTP/2客户端须要在链接创建之初立刻发送一个链接序言过去，而后才是正常请求
3. 两端（客户端+服务器端）的两次完整的链接序言+确认的交互流程，多了两次往返过程

在弱网络环境下，会不会加剧网络负载，只能拭目一看了。

引用

1. 《Implementing HTTP/2 client in 60 minutes》

原文 http://www.blogjava.net/yongboy/archive/2015/03/18/423570.html