（轉自：http://www.ruanyifeng.com/blog/2016/08/http.html）
HTTP 協議是互聯網的基礎協議柜思，也是網頁開發(fā)的必備知識漆改，最新版本 HTTP/2 更是讓它成為技術熱點畸颅。
本文介紹 HTTP 協議的歷史演變和設計思路抛计。
一挺身、HTTP/0.9
HTTP 是基于 TCP/IP 協議的應用層協議透乾。它不涉及數據包（packet）傳輸，主要規(guī)定了客戶端和服務器之間的通信格式，默認使用80端口从隆。
最早版本是1991年發(fā)布的0.9版。該版本極其簡單缭裆，只有一個命令GET键闺。
GET /index.html
上面命令表示，TCP 連接（connection）建立后幼驶，客戶端向服務器請求（request）網頁index.html艾杏。
協議規(guī)定，服務器只能回應HTML格式的字符串盅藻，不能回應別的格式购桑。
<html> <body>Hello World</body> </html>
服務器發(fā)送完畢，就關閉TCP連接氏淑。
二勃蜘、HTTP/1.0
2.1 簡介
1996年5月，HTTP/1.0 版本發(fā)布假残，內容大大增加缭贡。
首先炉擅，任何格式的內容都可以發(fā)送。這使得互聯網不僅可以傳輸文字阳惹，還能傳輸圖像谍失、視頻、二進制文件莹汤。這為互聯網的大發(fā)展奠定了基礎快鱼。
其次，除了GET命令纲岭，還引入了POST命令和HEAD命令抹竹，豐富了瀏覽器與服務器的互動手段。
再次止潮，HTTP請求和回應的格式也變了窃判。除了數據部分，每次通信都必須包括頭信息（HTTP header）喇闸，用來描述一些元數據袄琳。
其他的新增功能還包括狀態(tài)碼（status code）、多字符集支持仅偎、多部分發(fā)送（multi-part type）跨蟹、權限（authorization）、緩存（cache）橘沥、內容編碼（content encoding）等窗轩。
2.2 請求格式
下面是一個1.0版的HTTP請求的例子。
GET / HTTP/1.0 User-Agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_10_5) Accept: */*
可以看到座咆，這個格式與0.9版有很大變化痢艺。
第一行是請求命令，必須在尾部添加協議版本（HTTP/1.0）介陶。后面就是多行頭信息堤舒，描述客戶端的情況。
2.3 回應格式
服務器的回應如下哺呜。
HTTP/1.0 200 OK Content-Type: text/plain Content-Length: 137582 Expires: Thu, 05 Dec 1997 16:00:00 GMT Last-Modified: Wed, 5 August 1996 15:55:28 GMT Server: Apache 0.84 <html> <body>Hello World</body> </html>
回應的格式是"頭信息 + 一個空行（\r\n） + 數據"舌缤。其中，第一行是"協議版本 + 狀態(tài)碼（status code） + 狀態(tài)描述"某残。
2.4 Content-Type 字段
關于字符的編碼国撵，1.0版規(guī)定，頭信息必須是 ASCII 碼玻墅，后面的數據可以是任何格式介牙。因此，服務器回應的時候澳厢，必須告訴客戶端环础，數據是什么格式囚似，這就是Content-Type字段的作用。
下面是一些常見的Content-Type字段的值线得。
- text/plain
- text/html
- text/css
- image/jpeg
- image/png
- image/svg+xml
- audio/mp4
- video/mp4
- application/javascript
- application/pdf
- application/zip
- application/atom+xml
這些數據類型總稱為MIME type饶唤，每個值包括一級類型和二級類型，之間用斜杠分隔贯钩。
除了預定義的類型搬素，廠商也可以自定義類型。
application/vnd.debian.binary-package
上面的類型表明魏保，發(fā)送的是Debian系統的二進制數據包。
MIME type還可以在尾部使用分號摸屠，添加參數谓罗。
Content-Type: text/html; charset=utf-8
上面的類型表明，發(fā)送的是網頁季二，而且編碼是UTF-8檩咱。
客戶端請求的時候，可以使用Accept字段聲明自己可以接受哪些數據格式胯舷。
Accept: */*
上面代碼中刻蚯，客戶端聲明自己可以接受任何格式的數據。
MIME type不僅用在HTTP協議桑嘶，還可以用在其他地方炊汹，比如HTML網頁。
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8" /> <!-- 等同于 --> <meta charset="utf-8" />
2.5 Content-Encoding 字段
由于發(fā)送的數據可以是任何格式逃顶，因此可以把數據壓縮后再發(fā)送讨便。Content-Encoding字段說明數據的壓縮方法。
Content-Encoding: gzip Content-Encoding: compress Content-Encoding: deflate
客戶端在請求時以政，用Accept-Encoding字段說明自己可以接受哪些壓縮方法霸褒。
Accept-Encoding: gzip, deflate
2.6 缺點
HTTP/1.0 版的主要缺點是，每個TCP連接只能發(fā)送一個請求盈蛮。發(fā)送數據完畢废菱，連接就關閉，如果還要請求其他資源抖誉，就必須再新建一個連接殊轴。
TCP連接的新建成本很高，因為需要客戶端和服務器三次握手寸五，并且開始時發(fā)送速率較慢（slow start）梳凛。所以，HTTP 1.0版本的性能比較差梳杏。隨著網頁加載的外部資源越來越多韧拒，這個問題就愈發(fā)突出了淹接。
為了解決這個問題，有些瀏覽器在請求時叛溢，用了一個非標準的Connection字段塑悼。
Connection: keep-alive
這個字段要求服務器不要關閉TCP連接，以便其他請求復用楷掉。服務器同樣回應這個字段厢蒜。
Connection: keep-alive
一個可以復用的TCP連接就建立了，直到客戶端或服務器主動關閉連接烹植。但是斑鸦，這不是標準字段，不同實現的行為可能不一致草雕，因此不是根本的解決辦法巷屿。
三、HTTP/1.1
1997年1月墩虹，HTTP/1.1 版本發(fā)布嘱巾，只比 1.0 版本晚了半年。它進一步完善了 HTTP 協議诫钓，一直用到了20年后的今天旬昭，直到現在還是最流行的版本。
3.1 持久連接
1.1 版的最大變化菌湃，就是引入了持久連接（persistent connection）问拘，即TCP連接默認不關閉，可以被多個請求復用慢味，不用聲明Connection: keep-alive场梆。
客戶端和服務器發(fā)現對方一段時間沒有活動，就可以主動關閉連接纯路。不過或油，規(guī)范的做法是，客戶端在最后一個請求時驰唬，發(fā)送Connection: close顶岸，明確要求服務器關閉TCP連接。
Connection: close
目前叫编，對于同一個域名辖佣，大多數瀏覽器允許同時建立6個持久連接。
3.2 管道機制
1.1 版還引入了管道機制（pipelining）搓逾，即在同一個TCP連接里面卷谈，客戶端可以同時發(fā)送多個請求。這樣就進一步改進了HTTP協議的效率霞篡。
舉例來說世蔗，客戶端需要請求兩個資源端逼。以前的做法是，在同一個TCP連接里面污淋，先發(fā)送A請求顶滩，然后等待服務器做出回應，收到后再發(fā)出B請求寸爆。管道機制則是允許瀏覽器同時發(fā)出A請求和B請求礁鲁，但是服務器還是按照順序，先回應A請求赁豆，完成后再回應B請求仅醇。
3.3 Content-Length 字段
一個TCP連接現在可以傳送多個回應，勢必就要有一種機制魔种，區(qū)分數據包是屬于哪一個回應的着憨。這就是Content-length字段的作用，聲明本次回應的數據長度务嫡。
Content-Length: 3495
上面代碼告訴瀏覽器，本次回應的長度是3495個字節(jié)漆改，后面的字節(jié)就屬于下一個回應了心铃。
在1.0版中，Content-Length字段不是必需的挫剑，因為瀏覽器發(fā)現服務器關閉了TCP連接去扣，就表明收到的數據包已經全了。
3.4 分塊傳輸編碼
使用Content-Length字段的前提條件是樊破，服務器發(fā)送回應之前愉棱，必須知道回應的數據長度。
對于一些很耗時的動態(tài)操作來說哲戚，這意味著奔滑，服務器要等到所有操作完成，才能發(fā)送數據顺少，顯然這樣的效率不高朋其。更好的處理方法是，產生一塊數據脆炎，就發(fā)送一塊梅猿，采用"流模式"（stream）取代"緩存模式"（buffer）。
因此秒裕，1.1版規(guī)定可以不使用Content-Length字段袱蚓，而使用"分塊傳輸編碼"（chunked transfer encoding）。只要請求或回應的頭信息有Transfer-Encoding字段几蜻，就表明回應將由數量未定的數據塊組成喇潘。
Transfer-Encoding: chunked
每個非空的數據塊之前体斩，會有一個16進制的數值，表示這個塊的長度响蓉。最后是一個大小為0的塊硕勿，就表示本次回應的數據發(fā)送完了。下面是一個例子枫甲。
HTTP/1.1 200 OK Content-Type: text/plain Transfer-Encoding: chunked 25 This is the data in the first chunk 1C and this is the second one 3 con 8 sequence 0
3.5 其他功能
1.1版還新增了許多動詞方法：PUT源武、PATCH、HEAD想幻、 OPTIONS粱栖、DELETE。
另外脏毯，客戶端請求的頭信息新增了Host字段闹究，用來指定服務器的域名。
Host: www.example.com
有了Host字段食店，就可以將請求發(fā)往同一臺服務器上的不同網站渣淤，為虛擬主機的興起打下了基礎。
3.6 缺點
雖然1.1版允許復用TCP連接吉嫩，但是同一個TCP連接里面价认，所有的數據通信是按次序進行的。服務器只有處理完一個回應自娩，才會進行下一個回應用踩。要是前面的回應特別慢，后面就會有許多請求排隊等著忙迁。這稱為"隊頭堵塞"（Head-of-line blocking）脐彩。
為了避免這個問題，只有兩種方法：一是減少請求數姊扔，二是同時多開持久連接惠奸。這導致了很多的網頁優(yōu)化技巧，比如合并腳本和樣式表恰梢、將圖片嵌入CSS代碼晨川、域名分片（domain sharding）等等。如果HTTP協議設計得更好一些删豺，這些額外的工作是可以避免的共虑。
四、SPDY 協議
2009年呀页，谷歌公開了自行研發(fā)的 SPDY 協議妈拌，主要解決 HTTP/1.1 效率不高的問題。
這個協議在Chrome瀏覽器上證明可行以后，就被當作 HTTP/2 的基礎尘分，主要特性都在 HTTP/2 之中得到繼承猜惋。
五、HTTP/2
2015年培愁，HTTP/2 發(fā)布著摔。它不叫 HTTP/2.0，是因為標準委員會不打算再發(fā)布子版本了定续，下一個新版本將是 HTTP/3谍咆。
5.1 二進制協議
HTTP/1.1 版的頭信息肯定是文本（ASCII編碼），數據體可以是文本私股，也可以是二進制摹察。HTTP/2 則是一個徹底的二進制協議，頭信息和數據體都是二進制倡鲸，并且統稱為"幀"（frame）：頭信息幀和數據幀供嚎。
二進制協議的一個好處是，可以定義額外的幀峭状。HTTP/2 定義了近十種幀克滴，為將來的高級應用打好了基礎。如果使用文本實現這種功能优床，解析數據將會變得非常麻煩偿曙，二進制解析則方便得多。
5.2 多工
HTTP/2 復用TCP連接羔巢，在一個連接里，客戶端和瀏覽器都可以同時發(fā)送多個請求或回應罩阵，而且不用按照順序一一對應竿秆，這樣就避免了"隊頭堵塞"。
舉例來說稿壁，在一個TCP連接里面幽钢，服務器同時收到了A請求和B請求，于是先回應A請求傅是，結果發(fā)現處理過程非常耗時匪燕，于是就發(fā)送A請求已經處理好的部分， 接著回應B請求喧笔，完成后帽驯，再發(fā)送A請求剩下的部分。
這樣雙向的书闸、實時的通信尼变，就叫做多工（Multiplexing）。
5.3 數據流
因為 HTTP/2 的數據包是不按順序發(fā)送的浆劲，同一個連接里面連續(xù)的數據包嫌术，可能屬于不同的回應哀澈。因此，必須要對數據包做標記度气，指出它屬于哪個回應割按。
HTTP/2 將每個請求或回應的所有數據包，稱為一個數據流（stream）磷籍。每個數據流都有一個獨一無二的編號适荣。數據包發(fā)送的時候，都必須標記數據流ID择示，用來區(qū)分它屬于哪個數據流束凑。另外還規(guī)定，客戶端發(fā)出的數據流栅盲，ID一律為奇數汪诉，服務器發(fā)出的，ID為偶數谈秫。
數據流發(fā)送到一半的時候扒寄，客戶端和服務器都可以發(fā)送信號（RST_STREAM幀），取消這個數據流拟烫。1.1版取消數據流的唯一方法该编，就是關閉TCP連接。這就是說硕淑，HTTP/2 可以取消某一次請求课竣，同時保證TCP連接還打開著，可以被其他請求使用置媳。
客戶端還可以指定數據流的優(yōu)先級于樟。優(yōu)先級越高，服務器就會越早回應拇囊。
5.4 頭信息壓縮
HTTP 協議不帶有狀態(tài)迂曲，每次請求都必須附上所有信息。所以寥袭，請求的很多字段都是重復的路捧，比如Cookie和User Agent，一模一樣的內容传黄，每次請求都必須附帶杰扫，這會浪費很多帶寬，也影響速度膘掰。
HTTP/2 對這一點做了優(yōu)化涉波，引入了頭信息壓縮機制（header compression）。一方面，頭信息使用gzip或compress壓縮后再發(fā)送啤覆；另一方面苍日，客戶端和服務器同時維護一張頭信息表，所有字段都會存入這個表窗声，生成一個索引號相恃，以后就不發(fā)送同樣字段了，只發(fā)送索引號笨觅，這樣就提高速度了拦耐。
5.5 服務器推送
HTTP/2 允許服務器未經請求，主動向客戶端發(fā)送資源见剩，這叫做服務器推送（server push）杀糯。
常見場景是客戶端請求一個網頁，這個網頁里面包含很多靜態(tài)資源苍苞。正常情況下固翰，客戶端必須收到網頁后，解析HTML源碼羹呵，發(fā)現有靜態(tài)資源骂际，再發(fā)出靜態(tài)資源請求。其實冈欢，服務器可以預期到客戶端請求網頁后歉铝，很可能會再請求靜態(tài)資源，所以就主動把這些靜態(tài)資源隨著網頁一起發(fā)給客戶端了凑耻。
六太示、參考鏈接
- Journey to HTTP/2, by Kamran Ahmed
- HTTP, by Wikipedia
- HTTP/1.0 Specification
- HTTP/2 Specification
（完）
文檔信息
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