HTTP协议——从零开始
网络协议
在互联网通信基础上，即信息能够通过电缆，光纤，交换机，路由器等硬件设备传输的基础上，制定的通信双方信息交互的格式，方式等
HTTP协议
目前绝大多数Web应用都是使用HTTP协议进行信息交互，包括每天访问的网站，手机上刷的APP等等
历史起源
1960年美国人Ted Nelson构思了一种通过计算机处理文本信息的方法，并称之为超文本（hypertext）,这成为了HTTP超文本传输协议标准架构的发展根基
Ted Nelson组织协调万维网协会（World Wide Web Consortium）和互联网工程工作小组（Internet Engineering Task Force ）共同合作研究，最终发布了一系列的RFC，HTTP协议是其中之一
注：网络协议不是科学发现，只是人类指定的标准，任何人都可以指定协议，但前提是得有人遵守，很遗憾，我们错过了制定这些基础标准的时间和机会
网络层次
HTTP协议是应用层协议，这已经是互联网协议的最顶层了，也就是直接与用户交互的这一层了。在HTTP协议的下面一层，是TCP/IP协议。对于互联网协议，会单独写一篇文章来讲
HTTP/0.9（已过时）
最早版本，极为简单，只有一个命令GET
请求：TCP 连接（connection）建立后，客户端向服务器请求（request）网页index.html
注：关于TCP连接如何建立，会单独在网络协议的文章中讲解
GET /index.html
返回：服务器只能回应HTML格式的字符串，不能回应别的格式
<html>
<body>Hello World</body>
</html>
HTTP/1.0
第一，任何格式的内容都可以发送，包括文字，图片，视频等二进制
第二，3个命令：GET、POST、HEAD
第三，每次通信都必须包括头信息（HTTP header），用来描述一些元数据
第四，新增状态码（status code）、多字符集支持、多部分发送（multi-part type）、权限（authorization）、缓存（cache）、内容编码（content encoding）等
请求：第一行是请求命令，必须在尾部添加协议版本（HTTP/1.0）。后面就是多行头信息，描述客户端的情况
GET /index.html HTTP/1.0
User-Agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_10_5)
Accept: */*
返回：头信息 + 一个空行（\r\n）+ 数据。第一行是 协议版本 + 状态码（status code）+ 状态描述
HTTP/1.0 200 OK
Content-Type: text/plain
Content-Length: 137582
Expires: Thu, 05 Dec 1997 16:00:00 GMT
Last-Modified: Wed, 5 August 1996 15:55:28 GMT
Server: Apache 0.84
<html>
<body>Hello World</body>
</html>
Content-Type
注：1.0版规定，头信息必须是 ASCII 码，后面的数据可以是任何格式。因此，服务器回应的时候，必须告诉客户端，数据是什么格式
text/plain
text/html
text/css
image/jpeg
audio/mp4
video/mp4
application/javascript
application/pdf
...
这些数据类型总称为MIME type，每个值包括一级类型和二级类型，之间用斜杠分隔
除了预定义的类型，厂商也可以自定义类型
application/vnd.debian.binary-package
注：上面的类型表明，发送的是Debian系统的二进制数据包
MIME type还可以在尾部使用分号，添加参数
Content-Type: text/html; charset=utf-8
注：上面的类型表明，发送的是网页，而且编码是UTF-8
MIME type不仅用在HTTP协议，还可以用在其他地方，比如HTML网页
注：可能很多人写了很久的HTML页面，都不知道meta标签的细节和作用
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8" />
<!-- 等同于 -->
<meta charset="utf-8" />
使用带有 http-equiv 属性的 <meta> 标签时，服务器将把名称/值对添加到发送给浏览器的内容头部，也就是HTTP协议的头信息
content-type: text/html;charset:utf-8
Content-Encoding
由于发送的数据可以是任何格式，因此可以把数据压缩后再发送。Content-Encoding字段说明数据的压缩方法
Content-Encoding: gzip
Content-Encoding: compress
Content-Encoding: deflate
客户端在请求时，用Accept-Encoding字段说明自己可以接受哪些压缩方法
Accept-Encoding: gzip, deflate
缺点
HTTP/1.0 版的主要缺点是，每个TCP连接只能发送一个请求。发送数据完毕，连接就关闭，如果还要请求其他资源，就必须再新建一个连接
HTTP1.1
1997年1月，HTTP/1.1 版本发布，只比 1.0 版本晚了半年。一直用到了20年后的今天
持久连接
最大变化，就是引入了持久连接（persistent connection），即TCP连接默认不关闭，可以被多个请求复用
客户端和服务器发现对方一段时间没有活动，就可以主动关闭连接。不过，规范的做法是，客户端在最后一个请求时，发送Connection: close，明确要求服务器关闭TCP连接
Connection: close
目前，对于同一个域名，大多数浏览器允许同时建立6个持久连接
管道机制
引入了管道机制（pipelining），即在同一个TCP连接里面，客户端可以同时发送多个请求。这样就进一步改进了HTTP协议的效率
举例来说，客户端需要请求两个资源。以前的做法是，在同一个TCP连接里面，先发送A请求，然后等待服务器做出回应，收到后再发出B请求。管道机制则是允许浏览器同时发出A请求和B请求，但是服务器还是按照顺序，先回应A请求，完成后再回应B请求
返回：Content-Length 字段
一个TCP连接现在可以传送多个回应，Content-length字段的作用，声明本次回应的数据长度
Content-Length: 3495
注：上面代码告诉浏览器，本次回应的长度是3495个字节，后面的字节就属于下一个回应了
分块传输编码
使用Content-Length字段的前提条件是，服务器发送回应之前，必须知道回应的数据长度
对于一些很耗时的动态操作来说，这意味着，服务器要等到所有操作完成，才能发送数据，显然这样的效率不高
更好的处理方法是，产生一块数据，就发送一块，采用"流模式"（stream）取代"缓存模式"（buffer）
因此，1.1版规定可以不使用Content-Length字段，而使用"分块传输编码"（chunked transfer encoding）。只要请求或回应的头信息有Transfer-Encoding字段，就表明回应将由数量未定的数据块组成
Transfer-Encoding: chunked
每个非空的数据块之前，会有一个16进制的数值，表示这个块的长度。最后是一个大小为0的块，就表示本次回应的数据发送完了
HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: text/plain
Transfer-Encoding: chunked
25
This is the data in the first chunk
1C
and this is the second one
3
con
8
sequence
0
其他功能
新增了许多动词方法：PUT、PATCH、HEAD、 OPTIONS、DELETE
另外，客户端请求的头信息新增了Host字段，用来指定服务器的域名
Host: www.example.com
有了Host字段，就可以将请求发往同一台服务器上的不同网站，为虚拟主机的兴起打下了基础
缺点
虽然1.1版允许复用TCP连接，但是同一个TCP连接里面，所有的数据通信是按次序进行的。服务器只有处理完一个回应，才会进行下一个回应。要是前面的回应特别慢，后面就会有许多请求排队等着。这称为"队头堵塞"（Head-of-line blocking）
为了避免这个问题，只有两种方法：一是减少请求数，二是同时多开持久连接。这导致了很多的网页优化技巧，比如合并脚本和样式表、将图片嵌入CSS代码、域名分片（domain sharding）等等。如果HTTP协议设计得更好一些，这些额外的工作是可以避免的
注：这就是网页优化技巧使用的根本原因
HTTP/2
2015年，HTTP/2 发布，下一个新版本将直接是 HTTP/3
二进制协议
HTTP/1.1 版的头信息肯定是文本（ASCII编码），数据体任意。HTTP/2 则是一个彻底的二进制协议，头信息和数据体都是二进制，并且统称为"帧"（frame）：头信息帧和数据帧
二进制协议的一个好处是，可以定义额外的帧。HTTP/2 定义了近十种帧，为将来的高级应用打好了基础。如果使用文本实现这种功能，解析数据将会变得非常麻烦，二进制解析则方便得多
多工
HTTP/2 复用TCP连接，在一个连接里，客户端和浏览器都可以同时发送多个请求或回应，而且不用按照顺序一一对应，这样就避免了"队头堵塞"
举例来说，在一个TCP连接里面，服务器同时收到了A请求和B请求，于是先回应A请求，结果发现处理过程非常耗时，于是就发送A请求已经处理好的部分， 接着回应B请求，完成后，再发送A请求剩下的部分
注：这样双向的、实时的通信，就叫做多工（Multiplexing）
数据流
因为 HTTP/2 的数据包是不按顺序发送的，同一个连接里面连续的数据包，可能属于不同的回应。因此，必须要对数据包做标记，指出它属于哪个回应。
HTTP/2 将每个请求或回应的所有数据包，称为一个数据流（stream）。每个数据流都有一个独一无二的编号。数据包发送的时候，都必须标记数据流ID，用来区分它属于哪个数据流。另外还规定，客户端发出的数据流，ID一律为奇数，服务器发出的，ID为偶数。
数据流发送到一半的时候，客户端和服务器都可以发送信号（RST_STREAM帧），取消这个数据流。1.1版取消数据流的唯一方法，就是关闭TCP连接。这就是说，HTTP/2 可以取消某一次请求，同时保证TCP连接还打开着，可以被其他请求使用。
客户端还可以指定数据流的优先级。优先级越高，服务器就会越早回应。
头信息压缩
HTTP 协议之前版本不带有状态，每次请求都必须附上所有信息。所以，请求的很多字段都是重复的，比如Cookie和User Agent，一模一样的内容，每次请求都必须附带，这会浪费很多带宽，也影响速度。
HTTP/2 对这一点做了优化，引入了头信息压缩机制（header compression）。
一，头信息使用gzip或compress压缩后再发送
二，客户端和服务器同时维护一张头信息表，所有字段都会存入这个表，生成一个索引号，以后就不发送同样字段了，只发送索引号，这样就提高速度了
服务器推送
HTTP/2 允许服务器未经请求，主动向客户端发送资源，这叫做服务器推送（server push）
常见场景是客户端请求一个网页，这个网页里面包含很多静态资源。正常情况下，客户端必须收到网页后，解析HTML源码，发现有静态资源，再发出静态资源请求。其实，服务器可以预期到客户端请求网页后，很可能会再请求静态资源，所以就主动把这些静态资源随着网页一起发给客户端了
注：可以看到，HTTP/2 协议相比之前版本先进了很多，更灵活，更快速，更稳定，真的很期待全面普及的到来
本文若有任何的错误请一定指出，感谢
本文的归纳总结基于：
