HTTP http/1.x http/2 http/3

速记

• 1.0：一条路【不可复用】，一个邮差
• 1.1：一条路【能复用】，多个有序邮差
• 2.0：TCP，火车运集装箱
  • Streams传输，stream = header<stream id> * n + DATA<stream> * n
• 3.0：UDP，无人机运集装箱
  • 非常适用于mobile network，QUIC connection ID
  • 只要 connection ID 相同，尽管网络切换了，使用相同的 connection

HTTP 协议

• Roy Thomas Fielding，http 的主要作者，REST架构作者
• URI

// Http 消息结构 [Method] [Path] [VersionOfHttp] [Header] [Payload]

总结

• HTTP/1.x 有连接无法复用、队头阻塞、协议开销大和安全因素等多个缺陷
• HTTP/2 通过多路复用、二进制流、Header 压缩等等技术，极大地提高了性能，但是还是存在着问题
• QUIC 基于 UDP 实现，是 HTTP/3 中的底层支撑协议，该协议基于 UDP，又取了 TCP 中的精华，实现了即快又可靠的协议

H2 重要概念

1. 主流浏览器，chrome、火狐等都已经公开宣布只支持加密的HTTP2（use TLS certificates）
2. Stream<Message: [Frames: { Prioritization, <Data> }]>

• 流Stream：流是连接中的一个虚拟信道，可以承载双向的消息；每个流都有一个唯一的整数标识符（1、2…N）；
• 消息：是指逻辑上的 HTTP 消息，比如请求、响应等，由一或多个帧组成。多个帧之间可以乱序发送，根据帧首部的流标识可以重新组装。
• 帧Frame：HTTP 2.0 通信的最小单位，每个帧包含帧首部，至少也会标识出当前帧所属的流，承载着特定类型的数据，如 HTTP 首部、负荷，等等
• 优先值Prioritization：在 HTTP/2 中，每个请求都可以带一个 31bit 的优先值，0 表示最高优先级， 数值越大优先级越低。有了这个优先值，客户端和服务器就可以在处理不同的流时采取不同的策略，以最优的方式发送流、消息和帧。

H3 QUIC 新功能

• 传输层基于UDP，将拥堵控制（Congestion Control）、Reliability等置于应用层，传输层UDP只负责传输
• 合并 TCP&TLS 握手（merges the TCP handshake and TLS handshake into shorter sequence of packets）
• 0-RTT
  • 通过使用类似 TCP 快速打开的技术，缓存当前会话的上下文，在下次恢复会话的时候，只需要将之前的缓存传递给服务端验证通过就可以进行传输了。0RTT 建连可以说是 QUIC 相比 HTTP2 最大的性能优势。
  • 传输层 0RTT 就能建立连接。
  • 加密层 0RTT 就能建立加密连接。

进化

链接复用

• 1.0: 无
• 1.1：keep-alive；类比连接池机制，但域名分片等情况下仍然需要建立多个 connection
• 2.0: 同域名下所有通信都在单个连接上完成；多路复用；但是仍为 TCP，丢包重传性能不如 HTTP/1.1
• 3.0: 基于UDP，一个连接上的多个 stream 之间没有依赖（丢包不影响其他stream）

队头阻塞（HoL /head of line blocking）

• 1.0：yes；下个请求必须在前一个请求返回后才能发出
• 1.1：引入 pipeling，但响应必须是按序的，且同一域名下连接数量(浏览器打开并行TCP连接，通常是6个)会被超限挂起
• 2.0：no，双向流&乱序帧：单个连接可以承载任意数量的双向数据流；帧之间可以乱序发送，再根据帧首部的流标识可以重新组装【？根据图4，妹解决啊，主要是TCP队头阻塞】
• 3.0：no，UDP

协议开销

• 1.0：header携带大
• 1.1：同 1.0
• 2.0：“首部表” & “增量更新” & Server Push 预推送：客户端和服务器端使用在连接存续期内始终存在的“首部表”来跟踪和存储之前发送的键－值对，新的首部键－值对被追加/替换（增量更新）；服务端能通过 Server Push 的方式将客户端需要的内容预先推送过去
• 3.0：-

安全

• 1.0：明文传输：TCP 协议头部没有经过任何加密和认证
• 1.1：同 1.0
• 2.0：帧传输 & binary
• 3.0：报文头认证 & Body 加密
  • 除了个别报文比如 PUBLIC_RESET 和 CHLO，所有报文头部都是经过认证的，报文 Body 都是经过加密的。
  • 向前纠错机制：添加校验包（QUIC 的 packet），如果丢一个包，可以通过其他包校验找回；多于1个就要重传了

开放问题

• Q：除了使用序列号是否还有其他方式保证消息的不重不丢？ A：只要是有序的就行吧！相对而言，序列号是最简单的；
• Q：UDP 协议有连接的概念么，它能保证数据传输的可靠么？ A：无连接协议，不能保证数据可靠
• Q：

附录