10-HTTP协议

本人在“极客时间”上购买了一套“趣谈网络协议”的课程，本文为该课程第14讲（第14讲 HTTP协议）的课程笔记。

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第十四讲 HTTP协议

1.最常用的协议-HTTP协议

• HTTP协议为应用层协议
• http://www.163.com 是个 URL，叫作统一资源定位符。之所以叫统一，是因为它是有格式的。HTTP 称为协议，www.163.com 是一个域名，表示互联网上的一个位置。有的 URL 会有更详细的位置标识，例如 http://www.163.com/index.html 。正是因为这个东西是统一的，所以当你把这样一个字符串输入到浏览器的框里的时候，浏览器才知道如何进行统一处理。

2.HTTP请求的准备

• DNS域名解析
• 发送请求前，需要建立TCP连接，HTTP基于TCP协议。

3.HTTP 请求的构建

请求格式

1）请求行

• URL
• 版本：HTTP 1.1
• 方法: GET/POST/DELETE/PUT

2）首部字段

• Accept-Charset
• Content-Type
• Cache-control:用来控制缓存的
• If-Modified-Since：关于缓存的

• 缓存相关

  
  

4.HTTP请求的发送和返回

1）发送

• HTTP 协议是基于 TCP 协议的。所以它使用面向连接的方式发送请求，通过 stream 二进制流的方式传给对方。

• 到了 TCP 层，它会把二进制流变成一个的报文段发送给服务器。
  2）HTTP返回的构建
  返回格式

  
  

5.HTTP2.0

1）2.0与1.0的对比

• HTTP 1.1 在应用层以纯文本的形式进行通信。每次通信都要带完整的 HTTP 的头，在实时性、并发性上都存在问题。
• HTTP 2.0 会对 HTTP 的头进行一定的压缩，将原来每次都要携带的大量 key value 在两端建立一个索引表，对相同的头只发送索引表中的索引。

2）特点

• HTTP 2.0 协议将一个 TCP 的连接中，切分成多个流，每个流都有自己的 ID，而且流可以是客户端发往服务端，也可以是服务端发往客户端。它其实只是一个虚拟的通道。流是有优先级的。
• HTTP 2.0 还将所有的传输信息分割为更小的消息和帧，并对它们采用二进制格式编码。
• 通过这两种机制，HTTP 2.0 的客户端可以将多个请求分到不同的流中，然后将请求内容拆成帧，进行二进制传输。
  3）举例
• 假设我们的一个页面要发送三个独立的请求，一个获取 css，一个获取 js，一个获取图片 jpg。
  • 如果使用 HTTP 1.1 就是串行的

  • 但是如果使用 HTTP 2.0，就可以在一个连接里，客户端和服务端都可以同时发送多个请求或回应，而且不用按照顺序一对一对应。

    
    

• HTTP 2.0 其实是将三个请求变成三个流，将数据分成帧，乱序发送到一个 TCP 连接中。

  
  

4）HTTP2.0优点
HTTP 2.0 成功解决了 HTTP 1.1 的队首阻塞问题，同时，也不需要通过 HTTP 1.x 的 pipeline 机制用多条 TCP 连接来实现并行请求与响应；减少了 TCP 连接数对服务器性能的影响，同时将页面的多个数据 css、js、 jpg 等通过一个数据链接进行传输，能够加快页面组件的传输速度。

6.QUIC协议（基于UDP）

1）QUIC协议解决了如下问题

• 由于HTTP 2.0 是基于 TCP 协议的，并且TCP 协议在处理包时是有严格顺序的。
• 当其中一个数据包遇到问题，TCP 连接需要等待这个包完成重传之后才能继续进行。虽然 HTTP 2.0 通过多个 stream，使得逻辑上一个 TCP 连接上的并行内容，进行多路数据的传输，然而这中间并没有关联的数据。一前一后，前面 stream 2 的帧没有收到，后面 stream 1 的帧也会因此阻塞。

2）QUIC协议的运行机制

• 自定义连接机制（不以四元组标识，以一个随机ID标识）
• 自定义重传机制
  • TCP 为了保证可靠性，通过使用序号和应答机制，来解决顺序问题和丢包问题。
  • tcp重传包序号相同，QUIC重传包序号不同
• 无阻塞的多路复用
  • 有了自定义的连接和重传机制，我们就可以解决上面 HTTP 2.0 的多路复用问题。
  • 同 HTTP 2.0 一样，同一条 QUIC 连接上可以创建多个 stream，来发送多个 HTTP 请求。
  • 但QUIC 是基于 UDP 的，一个连接上的多个 stream 之间没有依赖。
  • 这样，假如 stream2 丢了一个 UDP 包，后面跟着 stream3 的一个 UDP 包，虽然 stream2 的那个包需要重传，但是 stream3 的包无需等待，就可以发给用户。
• 自定义流量控制
  • TCP 的流量控制是通过滑动窗口协议。
  • QUIC 的流量控制也是通过 window_update，来告诉对端它可以接受的字节数。
  • 但 QUIC 的窗口是适应自己的多路复用机制的，不但在一个连接上控制窗口，还在一个连接中的每个 stream 控制窗口。

7.总结

• HTTP 协议虽然很常用，也很复杂，重点记住 GET、POST、 PUT、DELETE 这几个方法，以及重要的首部字段；
• HTTP 2.0 通过头压缩、分帧、二进制编码、多路复用等技术提升性能；
• QUIC 协议通过基于 UDP 自定义的类似 TCP 的连接、重试、多路复用、流量控制技术，进一步提升性能。