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

• 2. 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
• 2. 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在传输层基于UDP协议，可靠传输是由应用层的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WIFI，IP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TLS的HTTP2.0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