网络协议底层原理(十):HTTP1.0、2.0、3.0

一、HTTP1.1存在的问题:
  • 1.同一时间,一个连接只能对应一个请求,这里的连接指的是TCP三次握手建立的连接(针对同一个域名,大多数浏览器允许同时最多6个并发连接)

  • 2.一个请求只能对应一个响应(不像HTTP2.0一样,一个请求可以有多个响应)

  • 3.同一个连接的多次请求中,头信息会被重复传输(同一次连接就是指TCP三次握手和四次挥手)

二、HTTP2.0的特性:
    1. HTTP2.0采用二进制格式传输数据,而非HTTP1.1的文本格式(二进制在协议解析和优化扩展上带来了更多的优势和可能)
      HTTP2.0.png
    1. 多路复用,就是指多个请求多个响应,可以在同一个连接中完成,而且是并发,并行交错的发送多个请求/响应,多个请求和响应之间互不影响(客户端和服务器将HTTP消息分解为互不依赖的帧,然后交错发送,最后再另一端把它们重新组装起来),如下图所示:
      多路复用
  • 3.优先级HTTP2允许每个数据流都有一个关联的权重和依赖关系,权重高的可以优先发送

  • 4.头部压缩HTTP2使用HPACK压缩请求头和响应头,极大减少头部开销,进而提高性能

    头部压缩.png

  • 5.服务器推送,也就是一个请求可以返回多个响应(除了最初请求的响应外,服务器可以向客户端推送额外资源,而无需客户端额外的请求)

三、HTTP2.0的问题
    1. 队头阻塞,如果第一个包没有送达,那么后面的包无法传递给应用层,只能等待第一个包重传成功才可以传输给应用层,如下图所示:
      队头阻塞
    1. 握手延迟TCP需要握手,再加上TLS需要的RTT会更多(RTT是往返时延,就是通讯一来一回的时间),不像QUIC一样,不需要RTT,QUIC只需要发送第一个UDP请求,不需要等服务器响应,就可以一直向服务器发送数据
四、HTTP3.0的特性
  • 1.HTTP3.0传输层基于UDP协议,可靠传输是由应用层QUIC协议来保证的,如下图所示,由于采取了UDP协议,所以使用HTTP3.0会减少传输和连接时的延时,减少网络拥塞

    HTTP3.0

  • 2.连接迁移,之前HTTP2.0使用的是TCP,TCP是基于四要素建立连接的(源IP、源端口、目标IP、目标端口),只要有一个要素发生变化(例如蜂窝网络切换成WIFIIP就会改变),就会导致连接失败,就得等原来的连接超时以后才能建立新连接;HTTP3.0使用的QUIC的连接不受四要素影响,而是使用一组的ConnectionID来标识一个连接,即使IP发生变化,只要ConnectionID不变,连接就可以维持

五、HTTP3.0的问题

与基于TLSHTTP2.0相比,大规模部署的QUIC需要近两倍的CPU使用量,因为传统上没有使用UDP做这么大的数据传输,所以Linux内核没有对UDP做像TCP那样的优化,而且QUIC也没有硬件加速

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