【知识点随笔分析 | 第六篇】HTTP/1.1，HTTP/2和HTTP/3的区别

叁歲伎倆 2023-10-16 17:02 42阅读 0赞

## 前言： ##

当今互联网已成为人们生活的重要组成部分，而HTTP协议（Hypertext Transfer Protocol）是支持Web通信的基础。随着Web技术的发展和互联网应用的不断增多，HTTP也在不断演进。本文旨在介绍HTTP的演变过程中的三个重要版本：HTTP 1.1、HTTP 2和HTTP 3。

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**目录**

前言：

编辑

HTTP1.1：

优点：

缺点：

HTTP2:

针对HTTP1.1的改进：

缺点：

HTTP3：

总结：

--------------------

## HTTP1.1： ##

HTTP 1.1（Hypertext Transfer Protocol 1.1）是一种用于客户端和服务器之间传输数据的协议。它是HTTP协议的第一个主要版本。HTTP 1.1于1999年发布，经过多年的广泛使用和改进。

### 优点： ###

1.  **持久连接**：HTTP 1.1引入了持久连接，允许多个请求和响应在同一个TCP连接上进行。这样可以减少连接的建立和关闭所需的时间和资源，提高性能。
2.  **管道化**：HTTP 1.1支持管道化，允许客户端在一个连接上同时发送多个请求，而无需等待之前的响应。这样可以减少延迟并提高效率。
3.  **分块传输编码**：HTTP 1.1支持分块传输编码（Chunked Transfer Encoding），允许服务器将响应分成多个块进行发送。这样在传输较大的响应时可以逐步发送，而不需要等待整个响应生成完毕。
4.  **缓存控制**：HTTP 1.1引入了更强大的缓存控制机制，包括缓存的验证、过期和重新验证机制。这样可以减少对服务器的请求，提高性能。
5.  **虚拟主机支持**：HTTP 1.1支持虚拟主机，可以通过在请求头中发送Host字段来区分不同的主机。这样可以在同一个IP地址上运行多个网站，提高服务器资源的利用率。

总的来说，HTTP 1.1在之前的版本基础上进行了一系列的改进和优化，提高了性能和效率，使得网页加载速度更快和更可靠。它目前仍然是互联网上最常用的HTTP协议版本之一。

> 而管道化这项技术可谓是狠狠的拷打了前后端开发人员，因为管道化后虽然可以同时发送多个请求，但是**在接收请求的时候，必须按照发送时的顺序来进行接收**，如果此时有包丢失，那么就会陷入队头阻塞的情况，反映到用户界面，就是网站页面一直打不开。而这种网络协议层的问题，我们只能通过开发人员来解决。
> 
> 而很多网站为了解决这个问题，都会采用以下类似技术：
> 
> 1.**把多个资源放到一个包里**，例如本来三张图片要打包为三个包进行发送，为了尽可能减少队头阻塞的情况，我们就把这三个图片放到一张图片，只发送这集成后的单张图片，由前端人员进行裁剪
> 
> 2.**把图片资源进行base64编码**，直接内嵌到HTML代码中，这样在请求的时候就可以不用请求这个资源。
> 
> 3.**为每个图片都设置一个图片域名**，这样浏览器在接收的时候就可以同时接收，减少了队头阻塞造成的影响
> 
> 4.**内嵌CSS，JS代码到HTML代码中**。
> 
> 而以上几种方法虽然可行，但是也大大增加了开发人员的工作量，使得开发人员的精力无法几种放在开发需求上。

### 缺点： ###

1.  **性能限制**：HTTP 1.1采用了串行的请求-响应模型，每个请求都需要建立一个独立的连接，响应也必须按照请求的顺序进行返回。这种方式限制了并发性能和吞吐量，尤其在处理大量资源时。
2.  **延迟问题**：由于HTTP 1.1无法在同一个连接上同时发送多个请求，需要等待一个请求的响应后才能发送下一个请求，这导致了一定的延迟，尤其是在高延迟的网络环境下。
3.  **头部冗余**：HTTP 1.1在每个请求和响应中都需要携带大量的头部信息，而这些头部信息在每个请求和响应中可能是重复的，造成了不必要的数据传输和浪费。
4.  **安全性问题**：HTTP 1.1的通信是明文传输，容易被窃听者拦截并窃取敏感信息。此外，没有内置的加密机制也使得HTTP 1.1易受到中间人攻击等安全威胁。
5.  **无法有效利用多核处理器**：由于HTTP 1.1的请求-响应模型，每个请求都需要依次处理，无法充分利用多核处理器的优势，影响了处理性能和效率。

尤其是在后来，随着各家浏览器需要使用HTTPS，也就是需要给HTTP利用TLS上锁，上锁所导致的TLS开销使得HTTP1.1更是雪上加霜，就这样在千呼万唤中，HTTP2闪亮登场！

## HTTP2: ##

HTTP2（Hypertext Transfer Protocol version 2）是HTTP协议的第二个主要版本，于2015年发布。它是对HTTP 1.1的重大升级，旨在提高性能、安全性和效率。

### 针对HTTP1.1的改进： ###

1.  **二进制分帧（Binary Framing**）：HTTP/2使用二进制格式对数据进行分帧传输，取代了HTTP 1.1使用的文本格式。这种方式更高效地处理和传输数据，减少了延迟和带宽的消耗。
2.  **多路复用（Multiplexing）**：HTTP/2引入了多路复用的机制，允许在同一个TCP连接上进行并发的请求和响应。这意味着客户端可以同时发送多个请求，并且服务器可以以任意的顺序并发地返回响应，提高了并发性能和资源利用率。
3.  **头部压缩（Header Compression）**：HTTP/2使用了HPACK算法对请求和响应的头部进行压缩。这大幅减小了传输的数据量，降低了延迟和带宽的消耗。
4.  **服务器推送（Server Pushing）**：HTTP/2引入了服务器推送的机制，允许服务器在接收到一个请求后主动向客户端推送相关的资源，而无需客户端明确请求。这提高了页面加载的速度和性能。
5.  **流量优先级（Stream Prioritization）**：HTTP/2引入了流（Stream）和优先级（Priority）的概念，允许对不同的请求设置不同的优先级。这样可以更精确地控制和管理请求和响应的顺序，优化响应时间和用户体验。
6.  **支持加密（Encryption Support）**：HTTP/2推荐使用TLS（Transport Layer Security）加密传输数据，增加了通信的安全性，保护用户隐私和数据完整性。

通过这些改进，HTTP/2大幅提升了网页加载速度、并发性能和用户体验。它已经被广泛支持和采用，成为了现代Web应用的重要基础协议之一。

> HTTP2中引进的服务器推送机制，看起来很优秀，大大减少了请求响应次数，但是却存在一个明显的漏洞：
> 
> 每一次点进网页之后，服务器都会主动向客户端推送相关资源，这明显就是一个不平衡的杠杆关系，我们用少量客户端就可以撬动服务器大量资源的推送，这就是可以可以进行DDOS攻击的窗口。

### 缺点： ###

1.  **需要升级的基础设施**：使用HTTP/2需要服务器和客户端同时支持该协议。对于大规模和复杂的系统，升级和配置相关的基础设施可能需要一定的时间和资源。
2.  **复杂性增加**：HTTP/2的引入增加了协议的复杂性。它涉及了新的概念、算法和协议机制，这可能对开发者和系统管理员的学习和实施产生一定的挑战。
3.  **兼容性问题**：尽管HTTP/2已经被广泛采用，但仍然存在一些旧版本的浏览器和服务器不支持HTTP/2。为了确保兼容性，需要进行适当的检测和回退策略。
4.  **TCP层面的队头阻塞**：HTTP/2解决了HTTP层面的队头阻塞，但在TCP层面仍然面临潜在的队头阻塞问题。TCP的阻塞控制机制可能导致整个连接的数据传输受到阻塞，从而影响性能。
5.  **加密的资源消耗**：由于HTTP/2推荐使用加密的传输层（TLS），这增加了服务器端处理和客户端解密的计算和资源消耗。这可能对一些资源受限的环境和设备产生一定的影响。
6.  **安全性问题**：尽管HTTP/2支持加密传输，但错误配置或实施可能导致安全性降低。因此，正确地配置和管理TLS实现对于确保通信的安全至关重要。

尽管存在一些挑战和考虑因素，HTTP/2作为现代Web应用的重要协议，仍然在提供更好的性能和用户体验方面具有很大的优势。正确地评估和应用HTTP/2，并与其他相关技术和最佳实践结合使用，可以帮助最大程度地发挥其优势并解决潜在的缺点。

而为了解决HTTP2存在的这些问题，HTTP3应运而生

## HTTP3： ##

HTTP/3被称为HTTP over QUIC（QUIC即Quick UDP Internet Connections）。与之前的版本不同，HTTP/3采用了**全新的传输层协议QUIC**来进行数据传输。

[【知识点随笔分析 | 第五篇】简单介绍什么是QUIC-CSDN博客][_ _QUIC-CSDN]

HTTP/3的设计目标是提供更快、更安全、更可靠的Web通信体验。它使用UDP协议，而不是基于TCP的传统HTTP协议，这是为了克服TCP在高丢包和高延迟的网络环境下的性能限制。QUIC协议在传输层提供了更好的错误恢复机制和拥塞控制算法，以减少网络延迟和提高数据传输的效率。

具体来说，HTTP/3引入了以下主要特性和改进：

1.  **快速连接建立**：QUIC使用握手过程中的0-RTT和1-RTT模式，可以更快地建立连接和进行安全验证，提高了页面加载速度。
2.  **多路复用**：HTTP/3支持多个请求和响应在同一连接上进行并发传输，允许更高效的资源利用和更低的延迟。
3.  **数据流优化**：通过引入流量优先级和头部压缩技术，HTTP/3可以更有效地传输数据，减少带宽占用和网络拥塞。
4.  **错误恢复**：QUIC提供了更强大的错误恢复机制，可以更快地恢复丢失的数据，提供更可靠的通信质量。
5.  **安全性增强**：HTTP/3使用了基于TLS的加密机制来保护通信的安全性和隐私性，确保数据传输的完整性和机密性。

总的来说，HTTP/3通过引入QUIC协议和一系列改进，旨在提供更好的性能、效率和安全性。它解决了传统TCP协议在高丢包和高延迟网络环境下的不足，推动了Web通信的进一步发展。随着HTTP/3的逐渐普及和应用，用户可以期待更快、更流畅的Web体验。

## 总结： ##

HTTP 1.1在传输数据时存在诸多局限性，如多个并发请求的有序处理、高延迟和头部的冗余重复等。为了克服这些问题，HTTP标准制定机构和互联网工程任务组（IETF）发起了HTTP 2的开发。

HTTP 2以性能为中心，引入了一系列改进，旨在提高Web应用的加载速度和效率。它采用二进制协议替代了HTTP 1.1中的文本格式，引入了新的特性如多路复用、头部压缩、服务器推送和流量优先级等。这些改进使得在浏览器与服务器之间进行更有效的数据传输，提供更快的页面加载速度和更好的用户体验。

然而，随着互联网的发展，新的需求和挑战也出现了。传统的基于TCP的HTTP协议在面对高丢包和高延迟的网络环境时表现不佳。为了应对这些问题，HTTP 3应运而生。HTTP 3引入了QUIC（Quick UDP Internet Connections）协议，基于UDP协议来传输HTTP数据，通过新的传输层解决方案提供更可靠和高效的通信。HTTP 3有效地解决了高丢包和高延迟的网络环境下的性能问题，推动了Web的进一步发展。

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