谈谈HTTP1.0,HTTP1.1和HTTP2.0区别

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HTTP定义

HTTP协议(HyperTextTransferProtocol,超文本传输协议)是用于从WWW服务器传输超文本到本地浏览器的传输协议。

HTTP发展史

HTTP的基本优化

影响一个 HTTP 网络请求的因素主要有两个:带宽和延迟

带宽:如果说我们还停留在拨号上网的阶段,带宽可能会成为一个比较严重影响请求的问题,但是现在网络基础建设已经使得带宽得到极大的提升,我们不再会担心由带宽而影响网速,那么就只剩下延迟了。

延迟

  • 浏览器阻塞(HOL blocking):浏览器会因为一些原因阻塞请求。浏览器对于同一个域名,同时只能有 4 个连接(这个根据浏览器内核不同可能会有所差异),超过浏览器最大连接数限制,后续请求就会被阻塞。

  • DNS 查询(DNS Lookup):浏览器需要知道目标服务器的 IP 才能建立连接。将域名解析为 IP 的这个系统就是 DNS。这个通常可以利用DNS缓存结果来达到减少这个时间的目的。

  • 建立连接(Initial connection):HTTP 是基于 TCP 协议的,浏览器最快也要在第三次握手时才能捎带 HTTP 请求报文,达到真正的建立连接,但是这些连接无法复用会导致每次请求都经历三次握手和慢启动。三次握手在高延迟的场景下影响较明显,慢启动则对文件类大请求影响较大。

HTTP1.0和HTTP1.1的一些区别

HTTP1.0最早在网页中使用是在1996年,那个时候只是使用一些较为简单的网页上和网络请求上,而HTTP1.1则在1999年才开始广泛应用于现在的各大浏览器网络请求中,同时HTTP1.1也是当前使用最为广泛的HTTP协议。 主要区别主要体现在:

  • 缓存处理,在HTTP1.0中主要使用header里的If-Modified-Since,Expires来做为缓存判断的标准,HTTP1.1则引入了更多的缓存控制策略例如Entity tag,If-Unmodified-Since, If-Match, If-None-Match等更多可供选择的缓存头来控制缓存策略。
  • 带宽优化及网络连接的使用,HTTP1.0中,存在一些浪费带宽的现象,例如客户端只是需要某个对象的一部分,而服务器却将整个对象送过来了,并且不支持断点续传功能,HTTP1.1则在请求头引入了range头域,它允许只请求资源的某个部分,即返回码是206(Partial Content),这样就方便了开发者自由的选择以便于充分利用带宽和连接。
  • 错误通知的管理,在HTTP1.1中新增了24个错误状态响应码,如409(Conflict)表示请求的资源与资源的当前状态发生冲突;410(Gone)表示服务器上的某个资源被永久性的删除。
  • Host头处理,在HTTP1.0中认为每台服务器都绑定一个唯一的IP地址,因此,请求消息中的URL并没有传递主机名(hostname)。但随着虚拟主机技术的发展,在一台物理服务器上可以存在多个虚拟主机(Multi-homed Web Servers),并且它们共享一个IP地址。HTTP1.1的请求消息和响应消息都应支持Host头域,且请求消息中如果没有Host头域会报告一个错误(400 Bad Request)。
  • 长连接,HTTP 1.1支持长连接(PersistentConnection)和请求的流水线(Pipelining)处理,在一个TCP连接上可以传送多个HTTP请求和响应,减少了建立和关闭连接的消耗和延迟,在HTTP1.1中默认开启Connection: keep-alive,一定程度上弥补了HTTP1.0每次请求都要创建连接的缺点。

HTTPS与HTTP的一些区别

  • HTTPS协议需要到CA申请证书,一般免费证书很少,需要交费。
  • HTTP协议运行在TCP之上,所有传输的内容都是明文,HTTPS运行在SSL/TLS之上,SSL/TLS运行在TCP之上,所有传输的内容都经过加密的。
  • HTTP和HTTPS使用的是完全不同的连接方式,用的端口也不一样,前者是80,后者是443。
  • HTTPS可以有效的防止运营商劫持,解决了防劫持的一个大问题。

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HTTP 2.0 vs HTTP 1.0 性能

HTTP 2.0 的出现,相比于 HTTP 1.x ,大幅度的提升了 web 性能。

这是 Akamai 公司建立的一个官方的演示,用以说明 HTTP/2 相比于之前的 HTTP/1.1 在性能上的大幅度提升。 同时请求 379 张图片,从Load time 的对比可以看出 HTTP/2 在速度上的优势。

HTTP 2.0 和 HTTP1.1 区别

后面我们将通过几个方面来说说HTTP 2.0 和 HTTP1.1 区别,并且和你解释下其中的原理。

区别一:多路复用

多路复用允许单一的 HTTP/2 连接同时发起多重的请求-响应消息。看个例子:

整个访问流程第一次请求index.html页面,之后浏览器会去请求style.css和scripts.js的文件。左边的图是顺序加载两个个文件的,右边则是并行加载两个文件。

我们知道HTTP底层其实依赖的是TCP协议,那问题是在同一个连接里面同时发生两个请求响应着是怎么做到的?

首先你要知道,TCP连接相当于两根管道(一个用于服务器到客户端,一个用于客户端到服务器),管道里面数据传输是通过字节码传输,传输是有序的,每个字节都是一个一个来传输。

例如客户端要向服务器发送Hello、World两个单词,只能是先发送Hello再发送World,没办法同时发送这两个单词。不然服务器收到的可能就是HWeolrllod(注意是穿插着发过去了,但是顺序还是不会乱)。这样服务器就懵b了。

接上面的问题,能否同时发送Hello和World两个单词能,当然也是可以的,可以将数据拆成包,给每个包打上标签。发的时候是这样的①H ②W ①e ②o ①l ②r ①l ②l ①o ②d。这样到了服务器,服务器根据标签把两个单词区分开来。实际的发送效果如下图:

要实现上面的效果我们引入一个新的概念就是:二进制分帧。

二进制分帧层 在 应用层(HTTP/2)和传输层(TCP or UDP)之间。HTTP/2并没有去修改TCP协议而是尽可能的利用TCP的特性。

在二进制分帧层中, HTTP/2 会将所有传输的信息分割为帧(frame),并对它们采用二进制格式的编码 ,其中 首部信息会被封装到 HEADER frame,而相应的 Request Body 则封装到 DATA frame 里面。

HTTP 性能优化的关键并不在于高带宽,而是低延迟。TCP 连接会随着时间进行自我「调谐」,起初会限制连接的最大速度,如果数据成功传输,会随着时间的推移提高传输的速度。这种调谐则被称为 TCP 慢启动。由于这种原因,让原本就具有突发性和短时性的 HTTP 连接变的十分低效。

HTTP/2 通过让所有数据流共用同一个连接,可以更有效地使用 TCP 连接,让高带宽也能真正的服务于 HTTP 的性能提升。

通过下面两张图,我们可以更加深入的认识多路复用:

HTTP/1

HTTP/2

总结下:多路复用技术:单连接多资源的方式,减少服务端的链接压力,内存占用更少,连接吞吐量更大;由于减少TCP 慢启动时间,提高传输的速度

区别二:首部压缩

为什么要压缩?在 HTTP/1 中,HTTP 请求和响应都是由「状态行、请求 / 响应头部、消息主体」三部分组成。一般而言,消息主体都会经过 gzip 压缩,或者本身传输的就是压缩过后的二进制文件(例如图片、音频),但状态行和头部却没有经过任何压缩,直接以纯文本传输。

随着 Web 功能越来越复杂,每个页面产生的请求数也越来越多,导致消耗在头部的流量越来越多,尤其是每次都要传输 UserAgent、Cookie 这类不会频繁变动的内容,完全是一种浪费。

我们再用通俗的语言解释下,压缩的原理。头部压缩需要在支持 HTTP/2 的浏览器和服务端之间:

  • 维护一份相同的静态字典(Static Table),包含常见的头部名称,以及特别常见的头部名称与值的组合;
  • 维护一份相同的动态字典(Dynamic Table),可以动态的添加内容;
  • 支持基于静态哈夫曼码表的哈夫曼编码(Huffman Coding);

静态字典的作用有两个:

  • 对于完全匹配的头部键值对,例如 “:method :GET”,可以直接使用一个字符表示;
  • 对于头部名称可以匹配的键值对,例如 “cookie :xxxxxxx”,可以将名称使用一个字符表示。

HTTP/2 中的静态字典如下(以下只截取了部分,完整表格在这里):

同时,浏览器和服务端都可以向动态字典中添加键值对,之后这个键值对就可以使用一个字符表示了。需要注意的是,动态字典上下文有关,需要为每个 HTTP/2 连接维护不同的字典。在传输过程中使用,使用字符代替键值对大大减少传输的数据量。

区别三:HTTP2支持服务器推送

服务端推送是一种在客户端请求之前发送数据的机制。当代网页使用了许多资源:HTML、样式表、脚本、图片等等。在HTTP/1.x中这些资源每一个都必须明确地请求。这可能是一个很慢的过程。浏览器从获取HTML开始,然后在它解析和评估页面的时候,增量地获取更多的资源。因为服务器必须等待浏览器做每一个请求,网络经常是空闲的和未充分使用的。

为了改善延迟,HTTP/2引入了server push,它允许服务端推送资源给浏览器,在浏览器明确地请求之前。一个服务器经常知道一个页面需要很多附加资源,在它响应浏览器第一个请求的时候,可以开始推送这些资源。这允许服务端去完全充分地利用一个可能空闲的网络,改善页面加载时间。