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  • Http2.0和Http3.0

    1. http2.0,或许是一个过渡协议

    a. 它兼容1.1版本,2015年左右发布,目前部分知名网站已经开始使用,它依然基于TCP协议,主要focus on performance。

    b.  很多请求都是头部很多内容,实际传输的内容很少,所以http2.0做了头部压缩。不过 HTTP/2 并没有使用传统的压缩算法,而是开发了专门的“HPACK”算法,“HPACK”算法是专门为压缩 HTTP 头部定制的算法,与 gzip、zlib 等压缩算法不同,它是一个“有状态”的算法,需要客户端和服务器各自维护一份“索引表”,也可以说是字典,压缩和解压缩就是查表和更新表的操作

    • 这里注意http2中没有请求/响应行的概念了,都抽象为虚拟头,与其他头部一起放到索引表中管理。常见的头放到静态表中,新增的头,放到动态表中。
    • 大致原理是,第一次发送请求时的“user-agent”字段长是一百多个字节,用哈夫曼(第一次这个内容还是全量的,所以需要哈夫曼编码压缩)压缩编码发送之后,客户端和服务器都更新自己的动态表,添加一个新的索引号“65”。那么下一次发送的时候就不用再重复发那么多字节了,只要用一个字节发送编号就好。

    c. 二进制方式传输,(注意这里并没有加密),它把 TCP 协议的部分特性挪到了应用层,把原来的“Header+Body”的消息“打散”为数个小片的二进制“帧”(Frame),用“HEADERS”帧存放头数据、“DATA”帧存放实体数据。

    d. 虚拟流的概念

    • HTTP/2 为此定义了一个“流”(Stream)的概念,它是二进制帧乱序的双向传输序列,同一个消息往返的帧会分配一个唯一的流 ID。多个请求对应多个流ID,从而实现多路复用的目的,所以server不需要保持多个TCP链接,server端响应能力更好,以前需要为每一个客户端维持6个TCP的状态信息,现在只需要一个即可。
    • 流还可以设置优先级,比如有些关键资源(js,css)可以优先发送
    • HTTP/2 还在一定程度上改变了传统的“请求 - 应答”工作模式,服务器不再是完全被动地响应请求,也可以新建“流”主动向客户端发送消息,一定程度的双工。
    • 多个请求对应多个流ID,不在是以前的串行发送了,可以一起发送,某个流的数据包全部收到了之后,就可以组装给上层应用使用了。某个流的数据被卡住或者丢包重串,不影响其他流,这就在应用层解决了对头阻塞的问题(注意这里TCP的阻塞依然存在)

    e. 2015年发布http2的时候,TLS1.3还没有发布,所以只要求使用使用TLS1.2以上的协议,默认比1.1要求的更高,默认需要使用https加密传输。

    注意:

    http1.1里面的一些优化手段,对于2.0来说,可能起到反作用。比如合并js,css,雪碧图等。因为过大的文件,容易导致缓存失效,其中一个单元修改了,整个缓存就得重新获取。

    更多的TCP连接,也对server端不友好,更小的资料,往往会很快会被使用,更快地给UI呈现。

    2. Http3.0,真正的下一代可靠的高速应用层通信技术

    a. http2中始终在使用TCP协议,所以无论如何都还是会有tcp传输层的对头阻塞问题,而http3彻底解决对头阻塞的问题,正式版本还没有发布。

    • 让我们从协议栈的角度来仔细看一下。在 HTTP/2 把多个“请求 - 响应”分解成流,交给 TCP 后,TCP 会再拆成更小的包依次发送(其实在 TCP 里应该叫 segment,也就是“段”)。在网络良好的情况下,包可以很快送达目的地。但如果网络质量比较差,像手机上网的时候,就有可能会丢包。而 TCP 为了保证可靠传输,有个特别的“丢包重传”机制,丢失的包必须要等待重新传输确认,其他的包即使已经收到了,也只能放在缓冲区里,上层的应用拿不出来,只能“干着急”。比如这个流有3个包,现在收到了2个包,还有一个包没有收到,就会一直等,超时后还会要求重传。
    • 在比如,这里有2个请求,就会有2个stream,我们假定他们编号是stream1,stream2,然后stream1被TCP拆分为p1-1,p1-2,p1-3,共3个包,stream2被TCP拆分出p2-1,p2-2 两个包。流拆包时可能时乱顺(可能会有优先级)给TCP传输的,比如p1-1,p1-2,p2-1,p1-3,p2-2的顺序。这样假如网络不好在传p1-3时候,一直没有收到确认收到的ACK消息,就会一直等,可能等到超时重传p1-3,这样p2-2就一直不能传输,而p2-1就只能呆在缓存区静静的等待,就导致了阻塞。

    b.  所以google又(google在web协议发展中,总是领先推出一些协议,成为既定事实后,再由标准化组织给他正名,写入RFC)重新推了QUIC协议,彻底放弃使用TCP协议,而使用基于UDP的QUIC协议。

    c. UDP协议不需要3次握手和4次挥手,所以天然比TCP协议快。

    d. 同时2018年TLS1.3版本发布,可以获取更好的加密性能。QUIC 内含了 TLS1.3,只能加密通信,支持 0-RTT 快速建连;

    e. QUIC协议自定义了连接机制,在IP地址发送变化,只要双方的通信Id没变,就会保持连接,特别适合移动互联网容易断网切网的应用场景, 不会像tcp那样不能变ip和port,如果变了就要重新建立耗时的TCP连接。

    f. QUIC自定义重传机制,由于TCP重传机制算法不够优秀,往往不准确超时时间,所以QUIC使用自增ID计算,更好的计算出了重传时间。

    g. 离开了TCP的底层重传,流之间没有依赖,包之间没有依赖,真正实现了多路复用,告诉传输数据。

    h. 自定义流量控制,采用滑动窗口协议与http2相同。

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