HTTP/1.1,HTTP/2.0和HTTP/3.0 各版本协议的详解(2024-04-24)

发布于:2024-04-25 ⋅ 阅读:(32) ⋅ 点赞:(0)

1、HTTP介绍

HTTP 协议有多个版本,目前广泛使用的是 HTTP/1.1 和 HTTP/2,以及正在逐步推广的 HTTP/3。

HTTP/1.1:支持持久连接,允许多个请求/响应通过同一个 TCP 连接传输,减少了建立和关闭连接的消耗。

HTTP/2:基于二进制分帧,支持多路复用,允许同时通过单一的 HTTP/2 连接发起多重的、独立的、双向的交流。

HTTP/3:基于 QUIC 协议,旨在减少网络延迟,提高传输速度和安全性。

2、HTTP/1.1

HTTP1.1默认使用 Connection:keep-alive长连接),避免了连接建立和释放的开销;通过 Content-Length 字段来判断当前请求的数据是否已经全部接受。不允许同时存在两个并行的响应。

特性:

  1. 持久连接也称为(Http  keep-alive),只要任意一端没有明确提出断开连接,则保存TCP连接状态,允许在一个TCP连接上发送多个请求和响应。这样可以减少连接建立和关闭的开销,提高性能。

  2. 持久连接使得多数请求以管线化方式成为可能。可以同时并行发送多个请求,而不需要一个接一个的等待响应了。(请求打包一次传输过去,响应打包一次传递回来),管线化的前提是在持久连接下。

  3. 虚拟主机支持:HTTP/1.1支持虚拟主机,允许在同一个IP地址上托管多个域名,并根据请求中的Host头部字段来区分不同的网站。

  4. 缓存控制增强:HTTP/1.1引入了更多的缓存控制机制,例如通过Cache-Control头部字段来指定缓存的行为,以及通过ETag和If-None-Match头部字段来进行缓存验证。

  5. 断点续传:HTTP/1.1支持断点续传,允许客户端在下载大文件时可以从上次中断的地方继续下载,而不需要重新下载整个文件。

优点:

  1. 减少了TCP连接的重复建立和断开所造成的额外开销,减去了服务器端的压力。

  2. 高效的网络利用率:管道化机制允许同时发送多个请求,提高了网络利用率。

  3. 灵活的缓存控制:HTTP/1.1引入了更多的缓存控制机制,使得缓存更加灵活和高效。

  4. 更高效的请求和响应处理:通过 PUT、DELETE 和 OPTIONS,可以促进对服务器上资源的细粒度控制。它还支持 HTTP 流水线和分块传输编码,从而减少发送大型有效负载的延迟。

缺点:

  1. 队头阻塞:由于HTTP/1.1使用单个TCP连接来发送多个请求和响应,如果某个请求或响应被阻塞或丢失,后续的请求或响应也会被阻塞。这种情况称为队头阻塞,可能导致性能下降。(网络延迟问题只要由于队头阻塞,导致宽带无法被充分利用)

  2. 无法处理大量并发请求:由于HTTP/1.1仍然使用单个TCP连接来处理请求和响应,当有大量并发请求时会导致服务器资源消耗过大。(巨大的Http头部)

  3. 明文传输不安全。

  4. 不支持服务器推送消息。

3、HTTP/2.0

HTTP/2(超文本传输协议第2版,最初命名为HTTP 2.0),简称为h2(基于TLS/1.2或以上版本的加密连接)或h2c(非加密连接), HTTP/2 是 HTTP 协议的第二个主要版本,用于在 Web 服务器和客户端之间传输数据。

HTTP/2 是 HTTP 协议自 1999 年 HTTP 1.1 的改进版 RFC 发布后的首个更新,主要基于 SPDY 协议。

多数主流浏览器已经在 2015 年底支持了该协议。

HTTP/2是一种网络协议,是HTTP/1.1的升级版,由IETF在2015年发布。HTTP/2旨在提高Web性能,减少延迟,增加安全性,使Web应用更加快速、高效和可靠。

特点:

  1. 多路复用:HTTP/2 允许同时发送多个请求和响应,而不是像 HTTP/1.1 一样只能一个一个地处理。这样可以减少延迟,提高效率,提高网络吞吐量。

  2. 二进制传输:HTTP/2 使用二进制协议,与 HTTP/1.1 使用的文本协议不同。二进制协议可以更快地解析,更有效地传输数据,减少了传输过程中的开销和延迟。

  3. 头部压缩:HTTP/2 使用 HPACK 算法对 HTTP 头部进行压缩,减少了头部传输的数据量,从而减少了网络延迟。

  4. 服务器推送:HTTP/2 支持服务器推送,允许服务器在客户端请求之前推送资源,以提高性能。

  5. 改进的安全性:HTTP/2 默认使用 TLS(Transport Layer Security)加密传输数据,提高了安全性。

  6. 兼容 HTTP/1.1:HTTP/2 可以与 HTTP/1.1 共存,服务器可以同时支持 HTTP/1.1 和 HTTP/2。如果客户端不支持 HTTP/2,服务器可以回退到 HTTP/1.1。

总的来说,HTTP/2在性能、安全性和可用性方面都有显著的改进,可以使 Web 应用更加快速、高效和可靠。

缺点:

  1. TCP以及TCP+TLS建立连接的延迟(握手延迟)

  2. TCP的队头阻塞没有彻底解决(http2.0中,多个请求是跑在一个TCP管道中的,一旦丢包,TCP就要等待重传(丢失的包等待重新传输确认),从而阻塞该TCP连接中的所有请求)

因为HTTP2.0存在这些缺点,所以出现了HTTP3.0。

对数据传输采用多路复用,让多个请求合并在同一 TCP 连接内,如下图所示:

HTTP/2 使用二进制格式来传输数据,而不是像 HTTP/1.1 一样使用文本格式。这提高了效率并降低了数据传输的延迟。

HTTP/2 使用头部压缩来减少传输数据的大小。这有助于减少网络带宽的使用量,并提高页面加载速度。

 HTTP/2 允许服务器在不被请求的情况下主动向客户端发送数据。这有助于减少请求延迟,并提高页面加载速度。

4、HTTP/3.0

Google在推行SPDY的时候意识到了上述http2.0一系列问题,于是又产生了基于UDP协议的“QUIC”协议,让HTTP跑在QUIC上而不是TCP上。

将传输层协议由TCP替换为QUIC。QUIC是一个基于UDP(User Datagram Protocol,用户数据报协议)的新型传输层协议,由Google在2013年首次公开发布。QUIC旨在解决TCP的一些固有问题,如连接建立的延迟和拥塞控制算法的不足。

从而产生了HTTP3.0版本,它解决了“队头阻塞”的问题。

特点:

  1. 实现了类似TCP的流量控制,传输可靠性的功能。

  2. 实现了快速握手功能(QUIC基于UDP,UDP是面向无连接的,不需要握手和挥手,比TCP快)

  3. 成了TLS加密功能

  4. 多路复用,彻底解决TCP中队头阻塞的问题(单个“流”是有序的,可能会因为丢包而阻塞,但是其他流不会受到影响)

  5. 连接迁移 QUIC支持快速的连接迁移,即使在网络切换或IP地址变更的情况下,连接也能够快速恢复,提高了网络的稳定性和可靠性。

  6. 抗拥塞控制 HTTP/3.0内置了先进的拥塞控制算法,能够更好地适应网络环境的变化,提供更稳定和可靠的网络性能

HTTP/3.0作为HTTP协议的下一代版本,代表了网络通信协议的最新发展方向。通过引入QUIC协议和一系列创新特性,HTTP/3.0将为互联网应用带来更高的性能和效率,推动互联网的进一步发展和创新。

随着HTTP/3.0的普及和应用,我们相信未来的互联网世界将会更加快速、稳定和智能。


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