TOP ⬆

HTTP 从 1 到 2 再到 3

当前我们常用的 HTTP 是一种基于TCP 协议栈的协议，因此 HTTP 协议必不可少要受到了 TCP 协议的影响，现在就让我们开始了解 TCP 的特性到底影响了 HTTP 协议的哪些方面？我们从 HTTP 的不足入手，再一步一步从 HTTP0.9 前进到 HTTP3 时代。

HTTP 1

HTTP0.9 是最初的简单版本，在那个时代背景下（1991 年），浏览器还没有得到广泛使用，其主要目的是被用于学术间的交流传输超文本文件，因为需求简单，其甚至都不存在请求头等复杂配置，只需要一个请求行而响应则只需要直接把超文本文件的数据以 ASCII 字节码的形式回传即可，当然，这时候其底层依托的也是 TCP 协议。

到了浏览器开始展露苗头时，我们需要使用 HTTP 协议传输的文件类型就变多了，仅靠一个请求行和响应直接回送数据是远远不够的了，于是 HTTP1.0 应运而生，我们现如今熟悉的 HTTP 协议中的很多内容都是在这个时刻中诞生的。

HTTP1.0 为 HTTP 协议引入了请求头和响应头、状态码、缓存机制（用 If-Modified-Since,Expires 来做为缓存判断的标准），现在请求和响应可以交互了，在简单的网站上我们可以使用 HTTP 协议来传输各种类型的文件，如 CSS 样式表、JS 脚本文件、图像等，我们还可以规定数据的编码、压缩格式等等，这时 HTTP 协议已经具备了雏形。但 HTTP1.0 的缺点也是很明显的，比如：

不支持长连接，每一次 HTTP 请求都需要重新建立 TCP 连接
不支持文件部分数据传输和断点传输
不支持多个域名同一 IP，即认为每一个 HOST 都对应了一个独特的 IP

为了解决这些问题，HTTP1.1 就对其做出了一定的修改和完善：

丰富状态码，还提供了 100 状态码，这样客户端会预先发送一个带部分请求体的请求，在得到服务器 100 响应后才会正式地发送剩余的完整数据，避免因为服务器拒绝而浪费了太多资源
增加 HOST 字段，用来标识域名，解决了一个 IP 对应一个域名的问题
使用 keep-alive 字段保持长连接，让一个 TCP 连接上可以跑多个 HTTP 请求，这样就避免了重复的无效请求还要忍受 TCP 慢启动的折磨
使用 range 头域、content-range 头来实现文件部分内容传输和断点重传

还增加了 cookie 机制，再引入 Chunk transfer 机制实现了对动态内容的支持，动态内容即传输时并不知道具体的长度，利用最后一个包携带的结束标识判断是否传输完毕，有了这些功能后的 HTTP 协议开始发挥功力，得到了广泛的应用，并沿用至今，但其受 TCP 的影响还有一些不得不面对的大问题：队头阻塞、TCP 慢启动、多条 TCP 连接竞争带宽

队头阻塞：TCP 是一种有序的可靠传输，因此当出现丢包时，TCP 就会中断后续的请求，重新回送丢包的数据，这样也就导致了后续请求被阻塞，影响页面加载的性能。
TCP 慢启动：TCP 为了避免网络拥塞，使用了多种手段来动态适应各种网络状况，尽可能避免出现网络风暴，而慢启动就是其中的一种策略，其核心是通过逐次增加 TCP 请求数量来检测当前网络情况，通常要经过多个回合才能达到正常的请求发送速度，而我们页面加载文件越多，就越会受到这个策略的影响
多条 TCP 连接竞争带宽，在 chrome 浏览器中允许一个域名建立六条 TCP 连接，在 HTTP1.1 协议下一条 TCP 连接上处理单条 HTTP 连接，而这六条连接会竞争带宽，导致带宽无法被完全用满，如果有多余的请求要建立连接也会被阻塞

HTTP-SPDY优化方案（由 google 强势推出）：

使用多个 Stream 让单条 TCP 上能处理多条 HTTP 请求，还可以设置请求优先级
Header 压缩，因为每条请求都要用到 Header，对其进行压缩能很好节约资源
使用预推送，在请求 a.html 时服务器可以知道后面可能需要 a.css 和 a.js，则响应上会捎带这些消息
基于 HTTPS的传输加密

HTTP 2

HTTP2 可以看成是 HTTP-SPDY的进一步升级版本，主要目的是在基于TCP 协议栈的基础上提升 HTTP1.X 的性能，其和SPDY不同的点在于并不强制要求使用HTTPS保证传输的安全性，Header 的压缩算法也不一样。

HTTP2 传输文件使用的是新的二进制文件格式，而不是 HTTP1.0 的基于文本的形式，即 HTTP2 实现了一个二进制帧处理层，还可以用来做到多路复用。
多路复用是使用 Stream 配合 ID 实现的，在传输数据时二进制帧处理层会添加一个 ID，同一份文件的 ID 是相同的，在接收后只需要重新组合。多路复用的另一个好处是可以实现同一条 TCP 连接中传输多条 HTTP 请求，而且可以做到并发，解决了带宽竞争、慢启动的问题

HTTP2 也是“渐进式”的，兼容 HTTP1.X 版本的，对于不兼容 HTTP2 的浏览器服务器端也是可以通过配置实现自动向下兼容的。但 HTTP2 依托的仍然是 TCP 协议，因此还是会存在队头阻塞的问题，而且由于只存在一条 TCP 连接，在丢包率达到 2%的情形下，HTTP1.1 协议（同一域名 6 条 TCP 连接）的性能要比 HTTP2.0 好！

HTTP 3

HTTP3 是一种颠覆性的协议，因为其底层使用了QUIC（Quick UDP Internet Connection）顾名思义，QUIC 又是一种基于 UDP 的协议，TCP 与 UDP 这两种协议总是被放在一起做比较，QUIC 就是在 UDP 的基础上模拟 TCP，实现了部分 TCP 的功能，这样就能做到在速度和可靠间平衡，其主要的功能有：

可靠传输和流量控制，在 UDP 上又封装了一层，以实现包重传和拥塞控制
集成 TLS 加密，目前使用 TLS1.3 协议，减少建立握手的过程
实现 HTTP2 的多路复用，但这里可以像 HTTP1.1 一样建立多条物理连接，从而避免了队头阻塞的问题

结尾

HTTP/TCP 协议是成为一名优秀的前端工程师要深入了解的知识，这篇文章也只是管中窥豹，大概的浏览了一下 HTTP 协议的前世今生，最后展望了一下 HTTP 协议的未来。这里面的每一个知识点都是值得深入学习的，比如 TCP 协议的慢启动、拥塞控制、快重传、快恢复，以这篇文章做起点，我会一点一点地耕耘出与协议栈的相关知识，下篇文章，着眼于 HTTP 协议安全部分的设计。