HTTP、HTTP2.0、HTTPS、SPDY

時間 2019-11-21

標籤 http http2.0 https spdy 欄目 HTTP/TCP 简体版

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HTTP,HTTP2.0,SPDY,HTTPS你應該知道的一些事

做爲一個常常和web打交道的程序員，瞭解這些協議是必須的，本文就向你們介紹一下這些協議的區別和基本概念，文中可能不侷限於前端知識，還包括一些運維，協議方面的知識，但願能給讀者帶來一些收穫，若有不對之處還請指出。css

一、web始祖HTTP

全稱：超文本傳輸協議(HyperText Transfer Protocol) 伴隨着計算機網絡和瀏覽器的誕生，HTTP1.0也隨之而來，處於計算機網絡中的應用層，HTTP是創建在TCP協議之上，因此HTTP協議的瓶頸及其優化技巧都是基於TCP協議自己的特性，例如tcp創建鏈接的3次握手和斷開鏈接的4次揮手以及每次創建鏈接帶來的RTT延遲時間。html

二、HTTP與現代化瀏覽器

早在HTTP創建之初，主要就是爲了將超文本標記語言(HTML)文檔從Web服務器傳送到客戶端的瀏覽器。也是說對於前端來講，咱們所寫的HTML頁面將要放在咱們的web服務器上，用戶端經過瀏覽器訪問url地址來獲取網頁的顯示內容，可是到了WEB2.0以來，咱們的頁面變得複雜，不只僅單純的是一些簡單的文字和圖片，同時咱們的HTML頁面有了CSS，Javascript，來豐富咱們的頁面展現，當ajax的出現，咱們又多了一種向服務器端獲取數據的方法，這些其實都是基於HTTP協議的，一樣到了移動互聯網時代，咱們頁面能夠跑在手機端瀏覽器裏面，可是和PC相比，手機端的網絡狀況更加複雜，這使得咱們開始了不起不對HTTP進行深刻理解並不斷優化過程當中。前端

3. HTTP的基本優化

影響一個HTTP網絡請求的因素主要有兩個：帶寬和延遲。ios

帶寬：若是說咱們還停留在撥號上網的階段，帶寬可能會成爲一個比較嚴重影響請求的問題，可是如今網絡基礎建設已經使得帶寬獲得極大的提高，咱們再也不會擔憂由帶寬而影響網速，那麼就只剩下延遲了。
延遲：

一、瀏覽器阻塞（HOL blocking）：瀏覽器會由於一些緣由阻塞請求。瀏覽器對於同一個域名，同時只能有 4 個鏈接（這個根據瀏覽器內核不一樣可能會有所差別），超過瀏覽器最大鏈接數限制，後續請求就會被阻塞。程序員

二、DNS 查詢（DNS Lookup）：瀏覽器須要知道目標服務器的 IP 才能創建鏈接。將域名解析爲 IP 的這個系統就是 DNS。這個一般能夠利用DNS緩存結果來達到減小這個時間的目的。web

三、創建鏈接（Initial connection）：HTTP 是基於 TCP 協議的，瀏覽器最快也要在第三次握手時才能捎帶 HTTP 請求報文，達到真正的創建鏈接，可是這些鏈接沒法複用會致使每次請求都經歷三次握手和慢啓動。三次握手在高延遲的場景下影響較明顯，慢啓動則對文件類大請求影響較大。ajax

四、HTTP1.0和HTTP1.1的一些區別

HTTP1.0最先在網頁中使用是在1996年，那個時候只是使用一些較爲簡單的網頁上和網絡請求上，而HTTP1.1則在1999年纔開始普遍應用於如今的各大瀏覽器網絡請求中，同時HTTP1.1也是當前使用最爲普遍的HTTP協議。算法

主要區別主要體如今：chrome

一、緩存處理，在HTTP1.0中主要使用header裏的If-Modified-Since,Expires來作爲緩存判斷的標準，HTTP1.1則引入了更多的緩存控制策略例如Entity tag，If-Unmodified-Since, If-Match, If-None-Match等更多可供選擇的緩存頭來控制緩存策略。瀏覽器

二、帶寬優化及網絡鏈接的使用，HTTP1.0中，存在一些浪費帶寬的現象，例如客戶端只是須要某個對象的一部分，而服務器卻將整個對象送過來了，而且不支持斷點續傳功能，HTTP1.1則在請求頭引入了range頭域，它容許只請求資源的某個部分，即返回碼是206（Partial Content），這樣就方便了開發者自由的選擇以便於充分利用帶寬和鏈接。

三、錯誤通知的管理，在HTTP1.1中新增了24個錯誤狀態響應碼，如409（Conflict）表示請求的資源與資源的當前狀態發生衝突；410（Gone）表示服務器上的某個資源被永久性的刪除。

四、Host頭處理，在HTTP1.0中認爲每臺服務器都綁定一個惟一的IP地址，所以，請求消息中的URL並無傳遞主機名（hostname）。但隨着虛擬主機技術的發展，在一臺物理服務器上能夠存在多個虛擬主機（Multi-homed Web Servers），而且它們共享一個IP地址。HTTP1.1的請求消息和響應消息都應支持Host頭域，且請求消息中若是沒有Host頭域會報告一個錯誤（400 Bad Request）。

五、長鏈接，HTTP 1.1支持長鏈接（PersistentConnection）和請求的流水線（Pipelining）處理，在一個TCP鏈接上能夠傳送多個HTTP請求和響應，減小了創建和關閉鏈接的消耗和延遲，在HTTP1.1中默認開啓Connection： keep-alive，必定程度上彌補了HTTP1.0每次請求都要建立鏈接的缺點。如下是常見的HTTP1.0：

區別用一張圖來體現：

五、HTTP1.0和1.1現存的一些問題

一、上面提到過的，HTTP1.x在傳輸數據時，每次都須要從新創建鏈接，無疑增長了大量的延遲時間，特別是在移動端更爲突出。

二、HTTP1.x在傳輸數據時，全部傳輸的內容都是明文，客戶端和服務器端都沒法驗證對方的身份，這在必定程度上沒法保證數據的安全性。

三、HTTP1.x在使用時，header裏攜帶的內容過大，在必定程度上增長了傳輸的成本，而且每次請求header基本不怎麼變化，尤爲在移動端增長用戶流量。

四、雖然HTTP1.x支持了keep-alive，來彌補屢次建立鏈接產生的延遲，可是keep-alive使用多了一樣會給服務端帶來大量的性能壓力，而且對於單個文件被不斷請求的服務(例如圖片存放網站)，keep-alive可能會極大的影響性能，由於它在文件被請求以後還保持了沒必要要的鏈接很長時間。

6. HTTPS應聲而出

爲了解決以上問題，網景在1994年建立了HTTPS，並應用在網景導航者瀏覽器中。最初，HTTPS是與SSL一塊兒使用的；在SSL逐漸演變到TLS時（其實兩個是一個東西，只是名字不一樣而已），最新的HTTPS也由在2000年五月公佈的RFC 2818正式肯定下來。簡單來講，HTTPS就是安全版的HTTP，而且因爲當今時代對安全性要求更高，chrome和firefox都大力支持網站使用HTTPS，蘋果也在ios 10系統中強制app使用HTTPS來傳輸數據，因而可知HTTPS勢在必行。

七、HTTPS與HTTP的一些區別

一、HTTPS協議須要到CA申請證書，通常免費證書不多，須要交費。

二、HTTP協議運行在TCP之上，全部傳輸的內容都是明文，HTTPS運行在SSL/TLS之上，SSL/TLS運行在TCP之上，全部傳輸的內容都通過加密的。

三、HTTP和HTTPS使用的是徹底不一樣的鏈接方式，用的端口也不同，前者是80，後者是443。

四、HTTPS能夠有效的防止運營商劫持，解決了防劫持的一個大問題。

八、HTTPS改造

若是一個網站要全站由HTTP替換成HTTPS，可能須要關注如下幾點：

一、安裝CA證書，通常的證書都是須要收費的，這邊推薦一個比較好的購買證書網站：1）Let's Encrypt，免費，快捷，支持多域名（不是通配符），三條命令即時簽署+導出證書。缺點是暫時只有三個月有效期，到期需續簽。2Comodo PositiveSSL，收費，可是比較穩定。

二、在購買證書以後，在證書提供的網站上配置本身的域名，將證書下載下來以後，配置本身的web服務器，同時進行代碼改造。

三、HTTPS 下降用戶訪問速度。SSL握手，HTTPS 對速度會有必定程度的下降，可是隻要通過合理優化和部署，HTTPS 對速度的影響徹底能夠接受。在不少場景下，HTTPS 速度徹底不遜於 HTTP，若是使用 SPDY，HTTPS 的速度甚至還要比 HTTP 快。

四、相對於HTTPS下降訪問速度，其實更須要關心的是服務器端的CPU壓力，HTTPS中大量的密鑰算法計算，會消耗大量的CPU資源，只有足夠的優化，HTTPS 的機器成本纔不會明顯增長。

推薦一則淘寶網改造HTTPS（http://velocity.oreilly.com.cn/2015/ppts/lizhenyu.pdf）的文章。

九、使用SPDY加快你的網站速度

2012年google如一聲驚雷提出了SPDY的方案，你們纔開始從正面看待和解決老版本HTTP協議自己的問題，SPDY能夠說是綜合了HTTPS和HTTP二者有點於一體的傳輸協議，主要解決：

一、下降延遲，針對HTTP高延遲的問題，SPDY優雅的採起了多路複用（multiplexing）。多路複用經過多個請求stream共享一個tcp鏈接的方式，解決了HOL blocking的問題，下降了延遲同時提升了帶寬的利用率。

二、請求優先級（request prioritization）。多路複用帶來一個新的問題是，在鏈接共享的基礎之上有可能會致使關鍵請求被阻塞。SPDY容許給每一個request設置優先級，這樣重要的請求就會優先獲得響應。好比瀏覽器加載首頁，首頁的html內容應該優先展現，以後纔是各類靜態資源文件，腳本文件等加載，這樣能夠保證用戶能第一時間看到網頁內容。

三、header壓縮。前面提到HTTP1.x的header不少時候都是重複多餘的。選擇合適的壓縮算法能夠減少包的大小和數量。

四、基於HTTPS的加密協議傳輸，大大提升了傳輸數據的可靠性。

五、服務端推送（server push），採用了SPDY的網頁，例如個人網頁有一個sytle.css的請求，在客戶端收到sytle.css數據的同時，服務端會將sytle.js的文件推送給客戶端，當客戶端再次嘗試獲取sytle.js時就能夠直接從緩存中獲取到，不用再發請求了。SPDY構成圖：

SPDY位於HTTP之下，TCP和SSL之上，這樣能夠輕鬆兼容老版本的HTTP協議(將HTTP1.x的內容封裝成一種新的frame格式)，同時可使用已有的SSL功能。

兼容性：

十、HTTP2.0的前世此生

顧名思義有了HTTP1.x，那麼HTTP2.0也就瓜熟蒂落的出現了。

HTTP2.0能夠說是SPDY的升級版（其實本來也是基於SPDY設計的），可是，HTTP2.0 跟 SPDY 仍有不一樣的地方，主要是如下兩點：

HTTP2.0 支持明文 HTTP 傳輸，而 SPDY 強制使用 HTTPS
HTTP2.0 消息頭的壓縮算法採用 HPACK，而非 SPDY 採用的 DEFLATE

11. HTTP2.0的新特性

新的二進制格式（Binary Format），HTTP1.x的解析是基於文本。基於文本協議的格式解析存在自然缺陷，文本的表現形式有多樣性，要作到健壯性考慮的場景必然不少，二進制則不一樣，只認0和1的組合。基於這種考慮HTTP2.0的協議解析決定採用二進制格式，實現方便且健壯。
多路複用（MultiPlexing），即鏈接共享，即每個request都是是用做鏈接共享機制的。一個request對應一個id，這樣一個鏈接上能夠有多個request，每一個鏈接的request能夠隨機的混雜在一塊兒，接收方能夠根據request的 id將request再歸屬到各自不一樣的服務端請求裏面。多路複用原理圖：

header壓縮，如上文中所言，對前面提到過HTTP1.x的header帶有大量信息，並且每次都要重複發送，HTTP2.0使用encoder來減小須要傳輸的header大小，通信雙方各自cache一份header fields表，既避免了重複header的傳輸，又減少了須要傳輸的大小。
服務端推送（server push），同SPDY同樣，HTTP2.0也具備server push功能。目前，有大多數網站已經啓用HTTP2.0，例如YouTuBe，淘寶網等網站，利用chrome控制檯能夠查看是否啓用H2：

更多關於HTTP2的問題能夠參考：HTTP2奇妙平常（http://www.alloyteam.com/2015/03/http2-0-di-qi-miao-ri-chang/），以及HTTP2.0的官方網站。

關於HTTP2和HTTP1.x的區別大體能夠看下圖：

十二、HTTP2.0的升級改造

對比HTTPS的升級改造，HTTP2.0或許會稍微簡單一些，你可能須要關注如下問題：

一、前文說了HTTP2.0其實能夠支持非HTTPS的，可是如今主流的瀏覽器像chrome，firefox表示仍是隻支持基於 TLS 部署的HTTP2.0協議，因此要想升級成HTTP2.0仍是先升級HTTPS爲好。

二、當你的網站已經升級HTTPS以後，那麼升級HTTP2.0就簡單不少，若是你使用NGINX，只要在配置文件中啓動相應的協議就能夠了，能夠參考NGINX白皮書，NGINX配置HTTP2.0官方指南。

三、使用了HTTP2.0那麼，本來的HTTP1.x怎麼辦，這個問題其實不用擔憂，HTTP2.0徹底兼容HTTP1.x的語義，對於不支持HTTP2.0的瀏覽器，NGINX會自動向下兼容的。

後記

以上就是關於HTTP,HTTP2.0,SPDY,HTTPS的一些基本理論，有些內容沒有深刻講解，你們能夠跟進參考鏈接具體查看。

關於HTTP1.x的一些優化方式，例如文件合併壓縮，資源cdn，js，css優化等等一樣使用與HTTP2.0和HTTPS，因此web前端的優化，仍是要繼續進行。

其實WEB發展如此迅速的今天，有些技術是真的要與時俱進的，就像蘋果宣佈ios 10必須使用HTTPS開始，關於web協議革新就已經開始了，爲了更好的性能，更優越的方式，如今就開始升級改造吧

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