HTTP的世界观(附HTTP/3中文翻译)

观感度：🌟🌟🌟🌟🌟

口味：黑糖珍珠

烹饪时间：15min

前端圈技术的爆发式增加随之而来的开发人员学不动的疲惫感、焦虑感和不想跳出温馨圈的拖延懒惰。

jQuery华丽谢幕，React v16已经普及、Angular9和Vue3即将发布。三大框架愈来愈贴近WebComponents标准。 TypeScript遍地开花，小程序日益火爆，快应用/PWA紧随其后……

站在浪潮之巅的咱们最须要的是停下来思考，轰轰烈烈的技术本质是什么？

其实，轰轰烈烈的技术本质，是基础知识和核心概念。

看你这篇题目的文章，是要讲HTTP咯？HTTP那么简单，咱们你们天天都用，有什么好讲的？

在停下来思考技术本质的同时，咱们也要不断的提升本身的认识层次，你所谓的简单是由于你没有听到“遥远的哭声”。

(shout out to 男神黄执中)

有请咱们今天的主角登场：HTTP

我将带你从HTTP的历史发展到各版本迭代主要特性来从全局的角度从新认识HTTP。

HTTP的世界观

先来明确一下时间线，回到30年前的那个春天。

一切的一切都始于1989年的3月，万维网之父蒂姆·伯纳斯·李(Tim Berners-Lee)的一篇论文，创造了万维网，创造了HTTP。

• 1991年HTTP/0.9发布 （没有RFC，版本号是后加上去的）

• 1996年5月HTTP/1.0在RFC1945发布

• 1997年1月HTTP/1.1发布 RFC2616是当前最新版本

• 2014年HTTP/1.1再次修订，将大文档拆分为六份较小的文档， RFC7230-7235

• 2015年HTTP/2发布 RFC7540 (基于谷歌的SPDY协议)

• 2018年，互联网标准化组织IETF提议将HTTP over QUIC改名为HTTP/3

若是但愿全面的了解HTTP/3，推荐 Daniel Stenberg（CURL 做者）的HTTP/3详解

固然若是你想看最新同步的中文，能够看我翻译的版本。 欢迎指正错误和StarHTTP/3详解中文版

纵观HTTP的历史发展长河，究其缘由，是技术和需求一直在推进着它的发展。

HTTP是什么？

HTTP是一个在计算机世界里专门在两点之间传输文字、图片、音频、视频等超文本数据的约定和规范。

HTTP一般跑在TCP/IP协议栈之上，依靠IP协议实现寻址和路由、TCP协议实现可靠数据传输、DNS协议实现域名查找、SSL/TLS协议实现安全通讯。固然，WebSocket、HTTPDNS依赖于HTTP。

HTTP/0.9

GET/index.html
复制代码

HTTP/0.9当时是为了学术交流，基于请求和响应的模式，在网络中传输HTML超文本的内容。

如上所示，只有一个请求行，没有HTTP请求头和请求体。一样，服务器也没有响应头信息，只是返回了数据。

由于都是HTML格式的文件，决定了返回的文件内容经过ASCII字符流进行传输。

HTTP/1.0

1994年低开启拨号上网，网景也在同年推出了第一款浏览器，人们对万维网的需求再也不仅局限于学术交流。

W3C和HTTP工做组HTTP-WG也在这个时代建立。为了知足人们对浏览器的需求(不光是HTML，还有CSS、JS、图片、音视频等)，文件格式再也不局限于ASCII编码。

HTTP/1.0的解决办法是引入了请求头和响应头。

accept: text/html
accept-encoding: gzip, deflate, br
accept-Charset: ISO-8859-1,utf-8
accept-language: zh-CN,zh
复制代码

同时也引入了状态码，为了减轻服务器的压力，提供了Cache机制。服务器须要统计客户端的基础信息(Windows 和 macOS)，加入了用户代理字段。

HTTP/1.1

改进持久链接

一个TCP链接上能够传输多个HTTP请求，只要浏览器或者服务器没有断开链接，该TCP会一直保持。

持久链接是默认开启的，若是想要关闭，在请求头中加上Connection:close便可关闭。

目前浏览器中对于同一个域名，默认容许同时创建6个TCP持久链接。

不成熟的HTTP管线化

HTTP/1.1 中试图经过管线化的技术来解决队头阻塞的问题。可是由于各类缘由，被各大厂商放弃治疗了。

增长对虚拟主机的支持

HTTP/1.0中每一个域名都只绑定惟一的IP地址，所以一个服务器只能支持一个域名。

可是随着虚拟主机技术的发展，一台物理主机上绑定多个虚拟主机的需求大大提高，每一个虚拟主机都有本身单独的域名，这些单独的域名都公用同一个IP地址。

所以，请求头中也增长了Host字段，表示当前的域名地址，服务器可根据不一样的Host值作不一样的处理。

增长对动态生产内容的支持

HTTP/1.0须要在响应头中设置完整的数据大小Content-Length：900，这样，浏览器就能够根据设置的数据大小来接收数据。

因为服务器端技术发展，页面都是动态生成的，传输数据以前并不知道最终数据大小， 致使浏览器不知道什么时候会接受完全部的文件数据。

HTTP/1.1经过引入Chunk transfer机制来解决问题，服务器将数据分割成若干个任意大小的数据块，每一个数据块发送时会附上上一个数据块的长度，最后使用一个长度为0的块做为发送数据完成的标志。

客户端Cookie、安全机制

HTTP1.1引入了客户端Cookie机制和安全机制。

HTTP/2

HTTP/1.1的缺陷

对带宽的利用率不理想

三个问题致使

• TCP 的慢启动

• 同时开启了多条 TCP 链接，那么这些链接会竞争固定的带宽

• HTTP/1.1 队头阻塞的问题

HTTP/2多路复用

HTTP/2使用多路复用机制解决了上述问题。

一个域名只使用一个 TCP 长链接和消除队头阻塞问题。经过引入二进制分帧层，实现了 HTTP 的多路复用技术。

HTTP/2服务器推送

服务器能够提早将数据推送到浏览器，浏览器有权选择是否接受。浏览器发送RST_STREAM帧能够选择拒收。

HTTP/2头部压缩

头部的压缩大大的提高了传输效率。HTTP/2开发了“HPACK”算法，在客户端和服务器创建“字典”，用索引号表示重复的字符串，还采用哈夫曼编码来压缩整数和字符串。

HTTP/2能够设置请求的优先级

能够设置让某些重要的数据优先被服务器处理并返回。

HTTP/3

HTTP/2的缺陷

TCP的队头阻塞

在 TCP 传输过程当中，因为单个数据包的丢失而形成的阻塞称为 TCP 上的队头阻塞。 HTTP/2只解决了应用层面的队头阻塞，队头阻塞的问题还存在于TCP协议自己。

TCP创建链接的延时

TCP以及TCP+TLS创建链接的所产生的延时也是影响传输效率的一个主要因素。

TCP协议僵化

中间件僵化

咱们把在互联网的各处搭建的设备叫作中间设备(中间件)，好比路由器、NAT、防火墙、交换机等，它们一般依赖一些不多升级的软件，这些软件使用了大量的 TCP 特性，设置以后便不多进行更新。这就对咱们咱们更新TCP的时候形成了很大的困难， 新协议的数据包通过这些中间件时，它们不会去理解包的内容从而丢弃掉这些数据包。

操做系统

由于 TCP 协议都是经过操做系统内核来实现的，应用程序只能使用不能修改。一般操做系统的更新都滞后于软件的更新，因此想要更新操做系统内核中的TCP协议也是很是困难的。

QUIC协议

HTTP/3 选择了一个折衷的方法——UDP 协议，基于 UDP 实现了相似于 TCP 的多路数据流、传输可靠性等功能，咱们把这套功能称为QUIC 协议。

• 实现了相似 TCP 的流量控制、传输可靠性的功能

• 集成了 TLS 加密功能

• 实现了 HTTP/2 中的多路复用功能

• 实现了快速握手功能

关于HTTP/3更多详细的内容，请移步我翻译成中文版的HTTP/3详解。

欢迎Star仓库连接和提出错误或不对的地方。

参考：

《浏览器工做原理与实践》

《透视HTTP协议》

《趣谈网络协议》

《Web协议详解与抓包实战》

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