HTTP协议

整理记录一下HTTP协议的发展历史及各版本差异

1、HTTP

HTTP（HyperText Transfer Protocol，超文本传输协议）是浏览器与服务端之间最主要的通信协议，是用于从万维网（WWW:World Wide Web ）服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议。是互联网上应用最为广泛的一种网络协议。所有的 WWW 文件都必须遵守这个标准。

HTTP 是一个基于 TCP/IP 通信协议来传递数据（HTML 文件, 图片文件, 查询结果等）。也要通过三次握手，四次挥手。

HTTP 是一个属于应用层的面向对象的协议，由于其简捷、快速的方式，适用于分布式超媒体信息系统。它于 1990 年提出，经过几年的使用与发展，得到不断地完善和扩展。

HTTP大致分为4个版本

HTTP/0.9
HTTP/1.0
HTTP/1.1
HTTP/2

2、HTTP/0.9

1991年HTTP正式诞生，当时的版本是0.9，定义了客户端发起请求，服务端相应请求的通信模式，默认是80端口，只有一个GET命令。

GET /index.html

当TCP建立连接后，客户端向服务器发送请求，请求网页index.html，协议规定，服务器只能返回HTML格式的字符串，发送完毕就关闭TCP连接。

3、HTTP/1.0

随着互联网的发展以及浏览器的出现，单纯的文本已经不满足需求了，需要传输更多的不同类型的文件，1996年HTTP更新1.0版本，针对上述问题进行改变。主要增加了一下几点

任何格式的内容都可以发送;
除了GET外，增加了POST/HEAD命令，丰富了客户端与服务器端的交互方式;
HTTP请求和回应的格式改变，除了数据部分，每次通信必须要包括头信息，用来描述一些元数据，头信息是用键值对来描述。

这个版本对浏览器的表现有很好的辅助作用，但是也有一些问题。

每个TCP链接只能发送一个请求，数据发送完毕就关闭连接，要发送另一个还需要重新建立连接，而TCP建立连接很慢，需要三次握手，并且开始时发送效率较慢slow start

HTTP/1.0每进行一次通信，都要经历建立连接 - 传输数据 - 断开链接三个阶段，当一个页面引用了很多文件的时候，就会增加大量网络开销。

为了解决上述的链接问题，出现了HTTP1.1版本。

4、HTTP/1.1

1997年1月，HTTP/1.1版本发布，进一步完善了HTTP协议，一直用到如今。主要实现是当一个连接传输完成时，并没有马上关闭，而且继续复用，用它继续传输其他数据，这个链接保持到浏览器或者服务器要求断开链接为止。主要优化了以下几个点：

长连接：HTTP1.1 支持长连接，在一个TCP链接上可以传输多个HTTP请求和相应，减少了建立和关闭连接的消耗和延迟，弥补了1.0版本每次请求都要重新建立连接的问题。
缓存处理：HTTP1.1 中引入了更多的缓存控制策略来实现缓存。
带宽及网络连接优化：1.0版本不支持断点续传，某个对象只需要部分，但是会传输整个对象，1.1版本引入range头域，它允许只请求资源的某个部分(返回码206),这样就方便开发者可以充分利用带宽和连接（keep-alive）。
错误通知管理：1.1版本中新增了24个错误状态响应码。
Host头处理：1.1版本的请求消息和响应消息都应支持Host头域，且请求中如果没有的话会报错400 Bad Request。

HTTP1.1修复了HTTP1.0的很多问题，但是1.1也有自身的问题。

虽然1.1允许复用TCP连接，但是同一个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请求，才会进行下一个，要是前面的很慢，后面的就会阻塞住："队头堵塞"（Head-of-line blocking）
HTTP1.x在传输数据时，使用的是明文，无法保证数据的安全性。
HTTP1.x在请求时，header里携带的内容过大，且每次请求的header基本不会改变，浪费性能。
浏览器为了减轻服务器的压力，限制了同一个域下的 HTTP 连接数，即 6 ~ 8 个，所以在 HTTP/1.1 下很容易看到资源文件等待加载的情况，对应优化的方式就是使用多个域名来加载图片资源。
keep-alive使用过多也会给服务器增加压力，因为它在文件被请求后还保持了不必要的连接很长时间。

5、HTTP/2

HTTP/2主要继承了SPDY协议，针对HTTP1.1版本效率不高的问题进行优化。

HTTP/2主要有以下几个特点：

二进制分帧：HTTP/2 将默认不再使用 ASCII 编码传输，而是改为二进制数据。二进制协议解析起来更高效。
多路复用 (Multiplexing)：受益于二进制分帧，对于同一个域，客户端只需要与服务端建立一个连接即可完成通信需求，自然也不再受限于浏览器的连接数限制了，这种利用一个连接来发送多个请求的方式称为“多路复用”。
请求优先级：把 HTTP 消息分解为很多独立的帧之后，就可以通过优化这些帧的交错和传输顺序，每个流都可以带有一个 31 比特的优先值，根据优先值，控制资源的分配，将优先值最高的优先返回给客户端。
header压缩：1.1版本每次请求都携带同样的header，HTTP2要求通信双方使用了一张header fields 表，对应header的字段，表在链接期间一直存在，后续只需要维护或替换表的内容即可，不需要重复请求携带。
服务端推送：服务端(Server Push)能通过 push 的方式将客户端需要的内容预先推送过去，也叫cache push。服务端可以提前给客户端推送必要的资源，这样可以减少请求延迟时间，例如服务端可以主动把JS和CSS文件推送给客户端，而不是等到HTML解析到资源时发送请求。

6、补充

补充TCP协议和SPDY协议

6.1 TCP协议

HTTP是基于TCP实现的，在TCP建立之前，客户端和服务器直接需要进行三次握手，以确认双方的接收和发送能力。

第一次握手成功让服务端知道了客户端具有发送能力
第二次握手成功让客户端知道了服务端具有接收和发送能力
第三次握手让服务端知道客户端有接收能力。

TCP断开链接的时候需要进行四次挥手

第一次挥手：客户端告诉服务器我完事儿了
第二次挥手：服务端表示我知道了
第三次挥手：服务端表示我完事儿了
第四次挥手：客户端表示我知道了，毁灭吧。

6.2 SPDY协议

2009年，谷歌公布了SPDY协议，主要解决HTTP/1.1效率的问题，主要特性都在HTTP/2里面继承。

HTTP/2和SPDY协议的区别

HTTP2.0 支持明文 HTTP 传输，而SPDY强制使用HTTPS
HTTP2.0 消息头的压缩算法采用HPACK，而非 SPDY 采用的DEFLATE

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