HTTP1.0、HTTP1.1、HTTP2.0的区别

HTTP发展史

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HTTP的优化

影响一个HTTP网络请求的因素主要有两个:带宽和延迟。

带宽

现在的网络基础建设已使得带宽得到极大的提升,在影响网速的因素中,带宽所占比重越来越少。

延迟

浏览器阻塞: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 解析:浏览器需要知道目标服务器的 IP 才能建立连接。此过程为DNS解析,可参考从输入 URL 到页面展示到底发生了什么,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:HTTP 是基于 TCP 协议的,浏览器最快也要在第三次握手时才能携带 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、HTTP1.1

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

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、HTTP的区别

  • 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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说说SPDY

其实 SPDY 并不是新的一种协议,而是在 HTTP 之前做了一层会话层。

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SPDY是一个由 Google 主导的研究项目发明的HTTP替代协议。SPDY位于HTTP之下、TCP/SSL之上,这样可以轻松兼容老版本的HTTP协议,同时可以使用已有的SSL功能。SPDY优化了HTTP1.X的请求延迟,解决了HTTP1.X的安全性,具体如下:

降低延迟

针对HTTP高延迟的问题,SPDY优雅的采取了多路复用(multiplexing)。多路复用通过多个请求stream共享一个tcp连接的方式,解决了HOL blocking的问题,降低了延迟同时提高了带宽的利用率。

请求优先级

多路复用带来一个新的问题是,在连接共享的基础之上有可能会导致关键请求被阻塞。SPDY允许给每个request设置优先级,这样重要的请求就会优先得到响应。比如浏览器加载首页,首页的html内容应该优先展示,之后才是各种静态资源文件,脚本文件等加载,这样可以保证用户能第一时间看到网页内容。

header压缩

前面提到HTTP1.x的header很多时候都是重复多余的。选择合适的压缩算法可以减小包的大小和数量。

传输协议

基于HTTPS的加密协议传输,大大提高了传输数据的可靠性。

服务端推送

采用了SPDY的网页,例如我的网页有一个sytle.css的请求,在客户端收到sytle.css数据的同时,服务端会将sytle.js的文件推送给客户端,当客户端再次尝试获取sytle.js时就可以直接从缓存中获取到,不用再发请求了。

HTTP2.0

HTTP2.0是基于SPDY设计的,但与SPDY 仍有不同的地方,如下:

  • HTTP2.0 支持明文 HTTP 传输,而 SPDY 强制使用 HTTPS
  • HTTP2.0 消息头的压缩算法采用 HPACK,而非 SPDY 采用的 DEFLATE

HTTP2.0的新特性

二进制分帧

HTTP1.x的解析是基于文本。基于文本协议的格式解析存在天然缺陷,文本的表现形式有多样性,要做到健壮性考虑的场景必然很多,二进制则不同,只认0和1的组合。基于这种考虑HTTP2.0的协议解析决定采用二进制格式,实现方便且健壮。

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在应用层与传输层之间增加一个二进制分帧层,以此达到在不改动 HTTP 的语义,HTTP 方法、状态码、URI 及首部字段的情况下,突破HTTP1.1 的性能限制,改进传输性能,实现低延迟和高吞吐量。在二进制分帧层上,HTTP2.0 会将所有传输的信息分割为更小的消息和帧,并对它们采用二进制格式的编码,其中 HTTP1.x 的首部信息会被封装到 Headers 帧,而我们的 request body 则封装到 Data 帧里面。

多路复用

即连接共享,即每一个request都是是用作连接共享机制的。一个request对应一个id,这样一个连接上可以有多个request,每个连接的request可以随机的混杂在一起,接收方可以根据request的 id将request再归属到各自不同的服务端请求里面。

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header压缩

如上文中所言,对前面提到过HTTP1.x的header带有大量信息,而且每次都要重复发送,HTTP2.0使用encoder来减少需要传输的header大小,通讯双方各自cache一份header fields表,既避免了重复header的传输,又减小了需要传输的大小。

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服务端推送

同SPDY一样,HTTP2.0也具有server push功能。

客户端请求的过程:

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服务端推送的过程:

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总结

  • HTTP1.0到HTTP1.1,是无连接到长连接的发展

  • HTTP1.x到HTTP2.0,是二进制分帧、多路复用的发展

参考:

HTTP1.0、HTTP1.1和HTTP2.0的区别

HTTP1.0,HTTP1.1,HTTPS和HTTP2.0的区别

HTTP 的前世今生:一次性搞懂 HTTP、HTTPS、SPDY、HTTP2

HTTP/2