Notes

HTTP 版本 ​

HTTP/0.9 (1991) ​

单行协议

请求报文只有一行，包括 GET 方法和请求路径 (path)。

http
GET /mypage.html

响应报文只有 HTML 文本。

html
<html>
  A very simple HTML page
</html>

HTTP/1.0 (1996) ​

扩展功能

  • 请求方法新增 POST、HEAD
  • 请求报文首行末尾新增 HTTP 版本
  • 新增请求头和响应头，用于描述元数据
  • 响应报文首行新增状态码 (status code) 和状态文本 (status text)
  • 响应体支持更多数据类型，称为 MIME 类型
  • 支持 Authorization
  • 支持启发式缓存
    • 响应头没有 Cache-Control 或 Expires，但是有 Last-Modified
    • 默认的缓存策略：(当前时间 - Last-Modified) * 0.1
http
GET /myimage.gif HTTP/1.0
User-Agent: NCSA_Mosaic/2.0 (Windows 3.1)

200 OK
Date: Tue, 15 Nov 1994 08:12:32 GMT
Server: CERN/3.0 libwww/2.17
Content-Type: text/gif
(image content)
  • 缺点：
    • 一个 TCP 连接只发送一个请求，性能较差
    • 不同浏览器和服务端的实现缺乏标准，互操作性较差 (先有实现、后有标准)
  • 部分浏览器请求时使用非标准的 Connection: keep-alive，要求服务端不要关闭 TCP 连接，如果服务端也回应 Connection: keep-alive，就建立了一个可复用的 TCP 连接

HTTP/1.1 (1997/1999/2014) ​

标准化 + 扩展功能

  • 第一个标准化的 HTTP 版本，先有标准、后有实现
  • 请求方法新增 PUT、PATCH、OPTIONS、DELETE
  • 请求头新增 Host 表示服务端域名，一个 IP 可以部署多个域名
  • 连接复用
    • TCP 连接默认不关闭，可以被多个请求复用
    • 客户端和服务端发现对方有一段时间没有活动，可以主动关闭连接
    • 客户端发送最后一个请求时最好带上 Connection: close，告知服务端关闭连接
    • 同一个域名，大多数浏览器允许同时建立 6 个 TCP 连接
  • 流水线 (pipelining)
    • 一个 TCP 连接可以同时发送多个请求和多个回应
    • 为了区分相邻的响应报文，使用 Content-Length 指定数据长度，以字节为单位
  • 响应分块
    • 对于耗时操作，最好实时发送生成的数据，而不是全部生成再统一发送
    • 响应头 Transfer-Encoding: chunked 表示分块传输，每个数据块前有一个十六进制数，表示当前数据块的长度，最后是一个长度为 0 的块
  • 缓存机制完善：Cache-Control
  • 内容协商：支持语言、编码、类型的协商
内容协商请求头响应头
MIME 类型AcceptContent-Type
编码格式Accept-EncodingContent-Encoding
语言Accept-LanugageContent-Language
http
GET /en-US/docs/Glossary/Simple_header HTTP/1.1
Host: developer.mozilla.org
User-Agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10.9; rv:50.0) Gecko/20100101 Firefox/50.0
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8
Accept-Language: en-US,en;q=0.5
Accept-Encoding: gzip, deflate, br
Referer: https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Glossary/Simple_header

200 OK
Connection: Keep-Alive
Content-Encoding: gzip
Content-Type: text/html; charset=utf-8
Date: Wed, 20 Jul 2016 10:55:30 GMT
Etag: "547fa7e369ef56031dd3bff2ace9fc0832eb251a"
Keep-Alive: timeout=5, max=1000
Last-Modified: Tue, 19 Jul 2016 00:59:33 GMT
Server: Apache
Transfer-Encoding: chunked
Vary: Cookie, Accept-Encoding

(content)
  • 缺点：服务器按顺序处理请求和发回响应，如果前面的请求耗时过长，就会造成后面的请求排队，称为队头阻塞 (head-of-line blocking)

HTTP/2 (2015) ​

优化性能

基于 Google 的 SPDY 协议 (解决 HTTP/1.1 效率不高的问题)。

  1. 二进制协议 (binary protocol)
  • 报文采用二进制编码，而不是文本格式，便于性能优化
  • 每个报文对应一个数据流 (stream)，有一个唯一 ID，附加在每个帧中
  • 数据流分为多个帧 (frame) 发送，比如头信息帧、数据帧
    • 客户端发出的数据流 ID 为奇数，服务端发出的数据流 ID 为偶数
    • 发送 RST_STREAM 帧来取消数据流
    • 客户端可以指定数据流的优先级，优先级高服务端优先回应
  • 支持自定义帧，用于高级应用
  1. 头信息压缩 (header compression)
  • HTTP 的无状态导致每次请求都需要带上大部分重复的 header，造成浪费
  • header 使用 gzip 或 compress 压缩后再发送
  • 客户端和服务端维护一张头信息表，所有字段存入该表并生成索引号，后续只发送索引号
  1. 多路复用 (multiplexed)
  • 一个 TCP 连接上，客户端和服务端可以同时发送多个请求和响应，响应顺序不必对应请求顺序，避免了队头阻塞
  1. 服务端推送 (server push)
  • 允许服务端主动向客户端发送资源，填充客户端缓存，比如 HTML 关联的静态资源

HTTP/3 (2022) ​

TCP -> QUIC

  • 传输层用 QUIC 代替 TCP，实现更低的时延
  • TCP 的可靠传输和超时重传可能阻塞所有 HTTP/2 数据流
  • QUIC 底层采用 UDP，对每个数据流单独实现超时重传机制，不会阻塞其他数据流