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  • HTTP协议进化之路

    一、HTTP协议的基本概念:

      Http协议(HyperText Transfer Protocol)中文称 :超文本传输协议  ,是一个位于 应用层。

    二、HTTP 常用字段:

      1、Host:

       用于指定服务器域名,如:Host:www.Not_Copy.com;

       有了 Host 字段,就可以将请求发往「同一台」服务器上的不同网站。

       注:Host 是 HTTP 1.1 协议中新增的一个请求头,主要用来实现虚拟主机技术。

         虚拟主机(virtual hosting)即共享主机(shared web hosting),

         可以利用虚拟技术把一台完整的服务器分成若干个主机,因此可以在单一主机上运行多个网站或服务,

         举个栗子,有一台 ip 地址为 61.135.169.125 的服务器,在这台服务器上部署着谷歌、百度、淘宝的网站,

         为什么我们访问 https://www.google.com 时,看到的是 Google 的首页而不是百度或者淘宝的首页?

         原因就是 Host 请求头决定着访问哪个虚拟主机。[1]

      2、Content-Length:

        服务器返回数据时,用于表明本次回应的数据长度

        如:Content-Length:2000,相当于服务器告诉浏览器本次回应数据的长度是2000个字节;

      3、Connection:

        最常用于客户端要求服务器使用 TCP 持久连接,以便其他请求复用。

        如:Connection:Keep-alive 

        注:HTTP/1.1 版本的默认连接都是持久连接,但为了兼容老版本的 HTTP,

        需要指定 Connection 首部字段的值为 Keep-alive,

        直到客户端或服务器主动关闭连接。但是,这不是标准字段。

      4、Content-Type:

        用于服务器回应时,告诉客户端,本次数据是什么格式。

        如:Content-Type: text/html; charset=utf-8

        注:上面的类型表明,发送的是网页,而且编码是UTF-8。

      5、Accept:

        用于客户端声明自己可以接受何种格式的数据;

        如:Accept: */*,声明可以接受任何格式的数据

      6、Content-Encoding :

        表示服务器返回的数据使用了什么压缩格式;

        如:Content-Encoding: gzip,表示服务器返回数据采用 gzip 方式压缩,告知客户端需要用此方式解压

      7、Accept-Encoding:

        用于表明客户端可以接受哪些压缩方法

        如:Accept-Encoding: gzip, deflate

    三、GET和POST

      GET:请求从服务器获取资源传输过程中数据放在请求的URL中,数据对用户可见

         不安全,且数据量小,GET方法就是安全且幂等的,限制Form表单的数据集的值必须为ASCII字符;

         Get执行效率高;Get是form提交的默认方法。 

      POST:请求向服务器提交资源传输过程中数据放报文的 Body 里,数据对用户不可见

         安全,且数据量大,POST 方法就是不安全且不幂等的 ;Post支持整个ISO10646字符集;

         Post执行效率低;

        注:安全:是否修改服务端的数据,

          幂等:多次执行相同的操作,结果都是 相同 的

    四、 HTTP(1.1) 的优缺点有哪些?

      优点:

        1、简单:基本的报文格式 Header + Body,头部信息是 key-value 简单文本形式,易于理解;

        2、灵活和易于扩展:HTTP各类请求方法、URI/URL、状态码、头字段等,组成要求没有固定死,允许自定义和扩充

           同时 HTTP 由于是工作在应用层( OSI第七层),则它下层可以随意变化:

             1、HTTPS  就是在 HTTP(应用层) 与 TCP 层(传输层)之间增加了 SSL/TLS 安全传输层;

             2、HTTP/3 甚至把 TCP 层换成了基于 UDP 的 QUIC;

        3、应用广泛和跨平台:应用广泛不用讲,天然具有跨平台的优越性;

      缺点:

        1、无状态双刃剑:

         好处:服务器不会记忆 HTTP 状态,不需要额外的资源来记录状态信息,能减轻服务器的负担,

            能够把更多的 CPU 和内存用来对外提供服务。

         坏处,既然服务器没有记忆能力,在完成有关联性的操作时会非常麻烦,如登录->添加购物车->下单->结算->支付,

            这系列操作都要知道用户的身份才行。但服务器不知道这些请求是有关联的,每次都要问一遍身份信息。

            用户体验无从说起;

            解决方案:解法方案有很多种,其中比较简单的方式用 Cookie 技术。

              Cookie 通过在请求和响应报文中写入 Cookie 信息来控制客户端的状态。

              相当于,在客户端第一次请求后,服务器会下发一个装有客户信息的「小贴纸」,后续客户端请求服务器的时候,

              带上「小贴纸」,服务器就能认得了了

        2、明文传输双刃剑:

          好处:明文意味着在传输过程中的信息,可方便阅读,通过浏览器的 F12 控制台或 Wireshark 抓包都可以直接肉眼查看,

             为我们调试工作带了极大的便利性。

         坏处:HTTP 的所有信息都暴露在了光天化日下,相当于信息裸奔。信息的内容都毫无隐私可言。

        3、不安全

          通信使用明文(不加密),内容可能会被窃听

          不验证通信方的身份,因此有可能遭遇伪装

          无法证明报文的完整性,所以有可能已遭篡改

        注:HTTPS 的方式解决,也就是通过引入 SSL/TLS 层,使得在安全上达到了极致。

    四、HTTP(1.1) 性能:

      HTTP 协议是基于 TCP/IP,并且使用了「请求 - 应答」的通信模式,所以性能的关键就在这两点里。

      1、长链接:早期 HTTP/1.0 在性能上存在一个很大的问题,那就是每发起一个请求,都要新建一次 TCP 连接(三次握手),

             而且是串行请求,做了无畏的 TCP 连接建立和断开,增加了通信开销。

         为了解决上述 TCP 连接问题,HTTP/1.1 提出了长连接的通信方式,也叫持久连接。

         这种方式的好处在于减少了 TCP 连接的重复建立和断开所造成的额外开销,减轻了服务器端的负载。

         持久连接的特点是,只要任意一端没有明确提出断开连接,则保持 TCP 连接状态。

      2、管道网络传输:HTTP/1.1 采用了长连接的方式,这使得管道(pipeline)网络传输成为了可能。

         即可在同一个 TCP 连接里面,客户端可以发起多个请求,只要第一个请求发出去了,不必等其回来,

         就可以发第二个请求出去,可以减少整体的响应时间。

         举例来说,客户端需要请求两个资源。以前的做法是,在同一个TCP连接里面,先发送 A 请求,

         然后等待服务器做出回应,收到后再发出 B 请求。管道机制则是允许浏览器同时发出 A 请求和 B 请求。

      3、队头阻塞「请求 - 应答」的模式加剧了 HTTP 的性能问题。

        因为当顺序发送的请求序列中的一个请求因为某种原因被阻塞时,在后面排队的所有请求也一同被阻塞了,

        会招致客户端一直请求不到数据,这也就是「队头阻塞」。好比上班的路上塞车

      注:总之总之 HTTP/1.1 的性能一般般,后续的 HTTP/2 和 HTTP/3 就是在优化 HTTP 的性能。

    五、HTTP 与 HTTPS的区别:

       1、HTTP 是超文本传输协议,信息是明文传输,存在安全风险的问题。   

          HTTPS 则解决 HTTP 不安全的缺陷,在 TCP 和 HTTP 网络层之间加入了 SSL/TLS 安全协议,使得报文能够加密传输

       2、HTTP 连接建立相对简单, TCP 三次握手之后便可进行 HTTP 的报文传输。

          HTTPS 在 TCP 三次握手之后,还需进行 SSL/TLS 的握手过程,才可进入加密报文传输。

       3、HTTP 的端口号是 80,HTTPS 的端口号是 443

       4、HTTPS 协议需要向 CA(证书权威机构)申请数字证书,来保证服务器的身份是可信的。

    六、HTTPS 解决了 HTTP 的哪些问题?

      HTTP 由于是明文传输,所以安全上存在以下三个风险:

        窃听风险,比如通信链路上可以获取通信内容,用户号容易没。

        篡改风险,比如强制入垃圾广告,视觉污染,用户眼容易瞎。

        冒充风险,比如冒充淘宝网站,用户钱容易没。

      HTTPS 在 HTTP 与 TCP 层之间加入了 SSL/TLS 协议。

      

      HTTP 与 HTTPS

      可以很好的解决了上述的风险:

        信息加密:交互信息无法被窃取,但你的号会因为「自身忘记」账号而没。

        校验机制:无法篡改通信内容,篡改了就不能正常显示,但百度「竞价排名」依然可以搜索垃圾广告。

        身份证书:证明淘宝是真的淘宝网,但你的钱还是会因为「剁手」而没。

      可见,只要自身不做「恶」,SSL/TLS 协议是能保证通信是安全的。

    七、HTTP/1.1、HTTP/2、HTTP/3 演变

      1、HTTP/1.1 相比 HTTP/1.0 性能上的改进:

        短链接改为长连接:使用 TCP 长连接的方式改善了 HTTP/1.0 短连接造成的性能开销。

        管道(pipeline)网络传输:只要第一个请求发出去了,不必等其回来,就可以发第二个请求出去,可以减少整体的响应时间。

      2、但 HTTP/1.1 还是有性能瓶颈:

        头部未经压缩:请求 / 响应头部(Header)未经压缩就发送,首部信息越多延迟越大。只能压缩 Body 的部分;

        相同的首部:发送冗长首部。每次互相发送相同的首部造成的浪费较多;

        队头阻塞:服务器是按请求的顺序响应的,如果服务器响应慢,会导致客户端一直请求不到数据,

        没有请求优先级控制:没有优先级区分

        服务器只能被动响应:请求只能从客户端开始,服务器只能被动响应。

      3、那上面的 HTTP/1.1 的性能瓶颈,HTTP/2 做了什么优化?

        HTTP/2 协议是基于 HTTPS 的,所以 HTTP/2 的安全性也是有保障的。

      4、那 HTTP/2 相比 HTTP/1.1 性能上的改进:

        1. 头部压缩

          HTTP/2 会压缩头(Header)如果你同时发出多个请求,他们的头是一样的或是相似的,那么,协议会帮你消除重复的分

          这就是所谓的 HPACK 算法:在客户端和服务器同时维护一张头信息表,所有字段都会存入这个表,生成一个索引号,

          以后就不发送同样字段了,只发送索引号,这样就提高速度了。

        2. 二进制格式

          

          HTTP/2 不再像 HTTP/1.1 里的纯文本形式的报文,而是全面采用了二进制格式。

          头信息和数据体都是二进制,并且统称为帧(frame):头信息帧和数据帧

          这样虽然对人不友好,但是对计算机非常友好,因为计算机只懂二进制,那么收到报文后,无需再将明文的报文转成二进制,

          而是直接解析二进制报文,这增加了数据传输的效率

        3. 数据流

          HTTP/2 的数据包不是按顺序发送的,同一个连接里面连续的数据包,可能属于不同的回应。

          因此,必须要对数据包做标记,指出它属于哪个回应。

          每个请求或回应的所有数据包,称为一个数据流(Stream)。

          每个数据流都标记着一个独一无二的编号,其中规定客户端发出的数据流编号为奇数服务器发出的数据流编号为偶数

          客户端还可以指定数据流的优先级。优先级高的请求,服务器就先响应该请求。

           

        4. 多路复用

          HTTP/2 是可以在一个连接中并发多个请求或回应,而不用按照顺序一一对应

          移除了 HTTP/1.1 中的串行请求,不需要排队等待,也就不会再出现「队头阻塞」问题,降低了延迟,大幅度提高了连接的利用率

          举例来说,在一个 TCP 连接里,服务器收到了客户端 A 和 B 的两个请求,如果发现 A 处理过程非常耗时,

          于是就回应 A 请求已经处理好的部分,接着回应 B 请求,完成后,再回应 A 请求剩下的部分。

        5. 服务器推送

          HTTP/2 还在一定程度上改善了传统的「请求 - 应答」工作模式,服务不再是被动地响应,也可以主动向客户端发送消息。

          举例来说,在浏览器刚请求 HTML 的时候,就提前把可能会用到的 JS、CSS 文件等静态资源主动发给客户端,减少延时的等待

          也就是服务器推送(Server Push,也叫 Cache Push)。

      5、HTTP/2 有哪些缺陷?HTTP/3 做了哪些优化?

        HTTP/2 主要的问题在于:多个 HTTP 请求在复用一个 TCP 连接,下层的 TCP 协议是不知道有多少个 HTTP 请求的,

        所以一旦发生了丢包现象,就会触发 TCP 的重传机制,这样在一个 TCP 连接中的所有的 HTTP 请求都必须等待这个丢了的包被重传回来

        HTTP/1.1 中的管道( pipeline)传输中如果有一个请求阻塞了,那么队列后请求也统统被阻塞住了

        HTTP/2 多请求复用一个TCP连接,一旦发生丢包,就会阻塞住所有的 HTTP 请求。

        这都是基于 TCP 传输层的问题,所以 HTTP/3 把 HTTP 下层的 TCP 协议改成了 UDP!

          

      UDP 发生是不管顺序,也不管丢包的,所以不会出现 HTTP/1.1 的队头阻塞 和 HTTP/2 的一个丢包全部重传问题。

      大家都知道 UDP 是不可靠传输的,但基于 UDP 的 QUIC 协议 可以实现类似 TCP 的可靠性传输。

      QUIC 有自己的一套机制可以保证传输的可靠性的。当某个流发生丢包时,只会阻塞这个流其他流不会受到影响

      TL3 升级成了最新的 1.3 版本,头部压缩算法也升级成了 QPack

      HTTPS 要建立一个连接,要花费 6 次交互,先是建立三次握手,然后是 TLS/1.3 的三次握手。

      QUIC 直接把以往的 TCP 和 TLS/1.3 的 6 次交互合并成了 3 次,减少了交互次数。

      所以, QUIC 是一个在 UDP 之上的 TCP + TLS + HTTP/2 的多路复用的协议。

      QUIC 是新协议,对于很多网络设备,根本不知道什么是 QUIC,只会当做 UDP,这样会出现新的问题。

      所以 HTTP/3 现在普及的进度非常的缓慢,不知道未来 UDP 是否能够逆袭 TCP。

    八、五大返回状态:

     原文网址:https://mp.weixin.qq.com/s/Xf3hXgvs4u6xSevOLNVqWQ  建议大家去原文观看,本文只是个人梳理记录,侵删,谢谢。

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/mww-NOTCOPY/p/12545297.html
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