计算机网络-HTTP相关知识-HTTP的发展

HTTP/1.1

特点:

  • 简单:HTTP/1.1的报文格式包括头部和主体,头部信息是键值对的形式,使得其易于理解和使用。
  • 灵活和易于扩展:HTTP/1.1的请求方法、URL、状态码、头字段等都可以自定义和扩展,使得其具有很高的灵活性。同时,其下层(如SSL/TLS,TCP/UDP)也可以随意变化。
  • 跨平台表现良好:HTTP/1.1可以在各种操作系统和硬件平台上运行。
  • 无状态:HTTP/1.1是无状态的,这意味着服务器不需要存储关于客户端的信息。这减轻了服务器的负担,但也意味着每次进行关联操作时都需要进行身份验证。为了解决这个问题,服务器可以存储Cookie来记录上次访问的信息。
  • 长连接:HTTP/1.1支持长连接,即一次握手后可以进行多次请求-响应。
  • 支持管道网络传输:虽然默认关闭,但HTTP/1.1支持管道网络传输,即发送第一个请求后无需等待响应就可以继续发送请求,但响应需要按顺序进行。如果前面的响应时间过长,可能会造成队头阻塞。

优化方法:

  • 启用缓存:通过启用缓存,可以减少请求次数,从而提高效率。
  • 减少重定向:重定向可能会导致额外的请求和响应,增加了延迟。如果存在代理服务器,可以让代理服务器直接发送新的URL请求,从而减少重定向的影响。
  • 合并请求:由于HTTP/1.1默认关闭管道,可能会发生队头阻塞。通过合并请求,可以减少重复的HTTP头部和TCP连接过程。具体方法包括将多个小图片合并成大图片,使用webpack等打包工具,或者将图片数据用base64编码嵌入到HTML中。
  • 延迟请求:在同一页面中,可以在用户需要时(如图片)再发送请求,从而减少不必要的请求。
  • 压缩:可以使用无损压缩(如gzip、Brotli)来压缩文本和源代码,或者使用有损压缩(如Google的WebP格式)来压缩视频和图片,从而减少传输的数据量。

HTTP/2.0

  • 兼容性:HTTP/2.0在语义层面上兼容HTTP/1.1,这意味着所有基于HTTP/1.1的应用都可以在HTTP/2.0上运行。但在语法方面,HTTP/2.0进行了一些升级和改进,以提高性能和效率。

  • 头部压缩:HTTP/2.0引入了HPACK算法进行头部压缩,解决了HTTP/1.1中只能对body进行压缩的问题。HPACK算法包括静态字典、Huffman编码和动态字典三部分。静态字典包含常用的字段和字段值,用数字代替。Huffman编码则是根据字符出现的频率进行二进制编码。动态字典则是在通信过程中,根据实际的头部字段动态生成的。

  • 二进制帧: HTTP/2.0引入了二进制分帧层,这是一个新的抽象层,位于应用层和传输层之间。在这个层次上,HTTP消息被分解为多个较小的消息和帧,然后进行交互。这种设计使得HTTP/2.0可以更有效地利用网络资源,提高传输效率。

    每个帧都包含以下部分:

    • 帧头:包括帧长度(表示帧数据的长度)、帧类型(定义帧的类型,如数据帧或头部帧)、标志位(提供帧相关的特定信息)和流标识符(唯一标识一个流)。
    • 帧负载:帧的主体部分,包含由帧头描述的数据。
  • 并发传输 :HTTP/2.0支持多个Stream复用一个TCP连接,每个HTTP请求与响应都在同一个Stream中进行,一个HTTP消息可以由多个Frame构成,一个Frame可以由多个TCP报文构成。
    并发传输的特点:

    • 不同Stream的帧可以乱序发送:在一个TCP连接中,来自不同Stream的帧可以乱序发送,通过Stream ID来区分属于哪个Stream。
    • 同一Stream内部的帧必须是严格有序的:在一个Stream中,帧的发送和接收必须是有序的,保证了消息的完整性和正确性。
    • 双方都可以建立Stream:在一个TCP连接中,客户端和服务端都可以建立Stream,客户端的Stream ID为奇数,服务端的Stream ID为偶数。
    • 同一个连接中的Stream ID不能复用:在一个TCP连接中,每个Stream ID只能被使用一次,当所有的Stream ID都被使用完后,需要发送GOAWAY帧来断开连接。
    • 支持服务端主动推送:例如,当客户端请求一个HTML文件时,服务端可以主动推送与该HTML文件相关的CSS文件,这可以减少客户端的请求次数,提高加载速度。

HTTP/3.0

  • 使用UDP + QUIC代替TCP:HTTP/3.0使用UDP + QUIC来代替TCP,解决了TCP的固有问题,如队头阻塞、握手延迟等。
  • 帧结构:HTTP/3.0的帧结构与HTTP/2.0相同,都采用二进制帧。由于流控制使用QUIC协议,帧头选用帧类型和数据长度两个字段。这种结构使得HTTP/3.0可以更有效地利用网络资源,提高传输效率。
  • 头部压缩使用QPACK:HTTP/3.0的头部压缩使用QPACK,类似于HPACK,但进行了一些改进,如静态字典扩大,使用QUIC特殊的两个单向流来同步动态表。这种设计使得HTTP/3.0的头部压缩更加高效。
  • 无队头阻塞:HTTP/3.0通过给每个数据包赋予唯一标识,解决了HTTP/2.0中某个流的包丢失会影响整个TCP的问题。这种设计使得HTTP/3.0在面对网络丢包时,可以更快地恢复传输。
  • 更快的连接建立:HTTP/3.0通过连接ID来实现,并且QUIC中包含了TLS1.3,在QUIC握手的同时进行TLS握手,从而实现更快的连接建立。这种设计使得HTTP/3.0在建立连接时,可以更快地开始数据传输。
  • 连接迁移:HTTP/3.0使用连接ID来标记通信的两个端点,即使断开连接,只要仍保有上下文信息,就可以直接复用连接,解决了HTTP/2.0中网络切换需要重新连接的问题。这种设计使得HTTP/3.0在面对网络环境变化时,可以更快地恢复传输。
相关推荐
JZZC211 小时前
29. HTTP
计算机网络·http·ensp
报错小能手17 小时前
计算机网络自顶向下方法33——网络层 路由器工作原理 输入端口处理和基于目的地转发 交换 输出端口处理
网络·计算机网络·智能路由器
Yurko1319 小时前
【计网】基于三层交换机和 RIP 协议的局域网组建
网络·学习·计算机网络·智能路由器
L.EscaRC20 小时前
【复习408】计算机网络应用层协议详解
计算机网络
报错小能手2 天前
计算机网络自顶向下方法34——网络层 排队论 缓存大小调节 分组调度 网络中立性
计算机网络
0和1的舞者2 天前
网络通信的奥秘:HTTP详解 (六)
网络·网络协议·计算机网络·http·https·计算机科学与技术
甄心爱学习2 天前
计算机网络10
计算机网络
Wish3D2 天前
查看计算机网络端口是被哪个应用占用
计算机网络
磊 子2 天前
计算机网络概述
网络·计算机网络
yy17962610012 天前
计算机网络分层基础概念
计算机网络