网络协议学习笔记 · 20

学习笔记系列文章

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HTTP/1.1协议的不足

• 同一时间，一个连接只能对应一个请求
  针对同一个域名，大多数浏览器允许同时最多6个并发连接

• 只允许客户端主动发起请求
  一个请求只能对应一个响应

• 同一个会话的多次请求中，头信息会被重复传输
  通常会给每个传输增加 500~800 字节的开销
  如果使用 Cookie，增加的开销有时会达到上千字节

SPDY

HTTP/2

• HTTP/2，于2015年5月以 RFC 7540 正式发表
  根据 W3Techs 的数据，截至2019年6月，全球有36.5%的网站支持了HTTP/2

• 下列两个网站可以进行 HTTP/1.1 和 HTTP/2 速度对比
  http://www.http2demo.io/
  https://http2.akamai.com/demo

• HTTP/2在底层传输做了很多的改进和优化，但在语意上完全与 HTTP/1.1 兼容
  比如请求方法（如GET、POST）、Status Code、各种Headers等都没有改变
  因此，要想升级到 HTTP/2，开发者不需要修改任何代码，只需要升级服务器配置、升级浏览器

HTTP/2的特性

二进制格式

一些基本概念

• 数据流：已建立的连接内的双向字节流，可以承载一条或多条消息 所有通信都在一个TCP连接上完成，此连接可以承载任意数量的双向数据流

• 消息：与逻辑HTTP请求或响应消息对应，由一系列帧组成

• 帧：HTTP/2通信的最小单位，每个帧都包含帧头（会标识出当前帧所属的数据流） 来自不同数据流的帧可以交错发送，然后再根据每个帧头的数据流标识符重新组装

多路复用（Multiplexing）

精灵图 （image sprites）

优先级

• HTTP/2 标准允许每个数据流都有一个关联的权重和依赖关系
  可以向每个数据流分配一个介于1至256之间的整数
  每个数据流与其他数据流之间可以存在显式依赖关系

• 客户端可以构建和传递 “优先级树”，表明它倾向于如何接收响应

• 服务器可以使用此信息通过控制CPU、内存和其他资源的分配设定数据流处理的优先级
  在资源数据可用之后，确保将高优先级响应以最优方式传输至客户端

头部压缩

服务器推送（Server Push）

HTTP/2的问题

队头阻塞（head of line blocking）

握手延迟

HTTP/3

疑问

• HTTP/3 基于UDP，如何保证可靠传输？
  由 QUIC 来保证

• 为何Google不开发一个新的不同于TCP、UDP的传输层协议？
  目前世界上的网络设备基本只认TCP、UDP
  如果要修改传输层，意味着操作系统的内核也要修改
  另外，由IETF标准化的许多TCP新特性都因缺乏广泛支持而没有得到广泛的部署或使用
  因此，要想开发并应用一个新的传输层协议，是极其困难的一件事情

HTTP/3的特性

连接迁移

向前纠错

基于TPC协议的话，丢包以后会重传。

HTTP/3的向前纠错，丢包以后可以根据其他包推测出这个包的数据（只适合丢失少量数据）。但是目前还没有成为标准，以后是否会成为标准也不确定。

HTTP/3的问题

操作系统内核、CPU负载

• 据Google和Facebook称，与基于TLS的HTTP/2相比，它们大规模部署的QUIC需要近2倍的CPU使用量
  Linux内核的UDP部分没有像TCP那样的优化，因为传统上没有使用UDP进行如此高速的信息传输
  TCP和TLS有硬件加速，而这对于UDP很罕见，对于QUIC则基本不存在

随着时间的推移，相信这个问题会逐步得到改善

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