初识——HTTP3

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• 初识——HTTP3
  • HTTP
  • HTTP1.0和HTTP1.1的主要区别
  • HTTP2
  • HTTP3
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初识——HTTP3

想了解HTTP3？？那我们就得先知道为啥会出现HTTP3，因此我们需要知道HTTP1.0，HTTP1.1，HTTP2及HTTP3的演变过程。

HTTP

HTTP 是超⽂本传输协议，也就是HyperText Transfer Protocol。

HTTP 端⼝号：80

HTTP 由于是明⽂传输，所以安全上存在以下三个⻛险： 窃听⻛险， 篡改⻛险，冒充⻛险。

HTTP1.0和HTTP1.1的主要区别

长连接

HTTP 1.0需要使用keep-alive参数来告知服务器端要建立一个长连接，而HTTP1.1默认支持长连接。

节约带宽

HTTP 1.1支持只发送header信息(不带任何body信息)，如果服务器认为客户端有权限请求服务器，则返回100，否则返回401。客户端如果接受到100，才开始把请求body发送到服务器。

这样当服务器返回401的时候，客户端就可以不用发送请求body了，节约了带宽。

另外HTTP还支持传送内容的一部分。这样当客户端已经有一部分的资源后，只需要跟服务器请求另外的部分资源即可。这是支持文件断点续传的基础。

HOST域

现在可以web server例如tomat，设置虚拟站点是非常常见的，也即是说，web server上的多个虚拟站点可以共享同一个ip和端口。

HTTP1.0是没有host域的，HTTP1.1才支持这个参数

HTTP1.1 相比 HTTP1.0 性能上的改进：

使⽤ TCP ⻓连接的⽅式改善了 HTTP1.0 短连接造成的性能开销。

⽀持管道（pipeline）⽹络传输，只要第⼀个请求发出去了，不必等其回来，就可以发第⼆个请求出去，可以 减少整体的响应时间。

但 HTTP1.1 还是有性能瓶颈：

1. 请求响应头部（Header）未经压缩就发送，⾸部信息越多延迟越⼤。只能压缩 Body 的部分；

2. 发送冗⻓的⾸部。每次互相发送相同的⾸部造成的浪费较多；

3. 服务器是按请求的顺序响应的，如果服务器响应慢，会招致客户端⼀直请求不到数据，也就是队头阻塞；

   管道（ pipeline）传输中如果有⼀个请求阻塞了，那么队列后请求也统统被阻塞住了

4. 没有请求优先级控制；

5. 请求只能从客户端开始，服务器只能被动响应。

根据HTTP1.1 的性能瓶颈，HTTP2 做了什么优化？

HTTP2

HTTP2 协议是基于 HTTPS 的，所以 HTTP2 的安全性也是有保障的。

那 HTTP2 相⽐ HTTP1.1 性能上的改进：

1. 头部压缩

HTTP2 会压缩头（Header）如果你同时发出多个请求，他们的头是⼀样的或是相似的，那么，协议会帮你消除重复的部分。

这就是所谓的 HPACK算法：在客户端和服务器同时维护⼀张头信息表，所有字段都会存⼊这个表，⽣成⼀个索 引号，以后就不发送同样字段了，只发送索引号，这样就提⾼速度了。

1. ⼆进制格式

HTTP2 不再像 HTTP1.1⾥的纯⽂本形式的报⽂，⽽是全⾯采⽤了⼆进制格式，头信息和数据体都是⼆进制，并 且统称为帧（frame）：头信息帧和数据帧。

这样虽然对⼈不友好，但是对计算机⾮常友好，因为计算机只懂⼆进制，那么收到报⽂后，⽆需再将明⽂的报⽂转 成⼆进制，⽽是直接解析⼆进制报⽂，这增加了数据传输的效率。

1. 数据流

HTTP2 的数据包不是按顺序发送的，同⼀个连接⾥⾯连续的数据包，可能属于不同的回应。因此，必须要对数据包做标记，指出它属于哪个回应。每个请求或回应的所有数据包，称为⼀个数据流（ Stream ）。

每个数据流都标记着⼀个独⼀⽆⼆的编号，其中规定客户端发出的数据流编号为奇数，服务器发出的数据流编号为偶数。

客户端还可以指定数据流的优先级。优先级⾼的请求，服务器就先响应该请求

1. 多路复⽤

HTTP2是可以在⼀个连接中并发多个请求或回应，⽽不⽤按照顺序⼀⼀对应。

移除了 HTTP1.1中的串⾏请求，不需要排队等待，也就不会再出现「队头阻塞」问题，降低了延迟，⼤幅度提⾼了连接的利⽤率。

举例来说，在⼀个 TCP 连接⾥，服务器收到了客户端 A 和 B 的两个请求，如果发现 A 处理过程⾮常耗时，于是就 回应 A 请求已经处理好的部分，接着回应 B 请求，完成后，再回应 A 请求剩下的部分。

1. 务器推送

HTTP2还在⼀定程度上改善了传统的「请求 - 应答」⼯作模式，服务不再是被动地响应，也可以主动向客户端发 送消息。

举例来说，在浏览器刚请求 HTML 的时候，就提前把可能会⽤到的 JS、CSS ⽂件等静态资源主动发给客户端，减 少延时的等待，也就是服务器推送（Server Push，也叫 Cache Push）。

HTTP2 也存在缺陷

HTTP2多个请求复⽤⼀个TCP连接，⼀旦发⽣丢包， 就会触发 TCP 的重传机制 ，⼀个 TCP 连接中的所有的 HTTP 请求都必须等待这个丢了的包被重传回来。 ，就会阻塞住所有的 HTTP 请求。

因此HTTP2也是存在阻塞的问题，那么HTTP3是不是就来解决阻塞问题的呢？？

HTTP3

HTTP3把 HTTP 下层的 TCP 协议改成了 UDP！

我们都知道 UDP 发⽣是不管顺序，也不管丢包的，所以不会出现 HTTP1.1 的队头阻塞 和 HTTP2 的⼀个丢包全部重传问题。

众所周知UDP是不可靠传输，那HTTP3怎么做到可靠的呢？？？

UDP是不可靠传输的，但基于UDP的 QUIC 协议（ 基于UDP的低时延的互联网传输层协议 ） 可以实现类似 TCP 的可靠性传输。

QUIC （Quick UDP Internet Connection） 在应用程序层面（应用层） 实现了 TCP 的可靠性，TLS 的安全性和 HTTP2 的并发性，只需要用户端和服务端的应用程序支持 QUIC 协议，完全避开了操作系统和中间设备的限制。

用一个等式来描述就是 QUIC = UDP + TLS + HTTP2

什么是操作系统和中间设备的限制？？？？？？

TCP是在操作系统内核和中间设备固件中实现的。要对TCP进行大更改，就必须要通信双方升级操作系统，中间设备更新固件，部署成本非常高。

通过QUIC改进拥塞控制体现在哪几个方面？？

1. QUIC在应用层即可实现不同的拥塞控制算法，不需要改操作系统和内核。
2. 单个程序的不同连接也能支持配置不同的拥塞控制。这样我们就可以给不同的用户提供更好的拥塞控制。
3. 应用程序变更拥塞控制，甚至不需要停机和升级。
4. QUIC还有带宽预测，RTT监控，发送速率调整等高级算法支持。

扩展几点：

• QUIC 有⾃⼰的⼀套机制可以保证传输的可靠性的。当某个流发⽣丢包时，只会阻塞这个流，其他流不会受到影响。
• TLS3 升级成了最新的 1.3 版本，头部压缩算法也升级成了 QPack 。
• HTTPS 要建⽴⼀个连接，要花费 6 次交互，先是建⽴三次握⼿，然后是 TLS/1.3 的三次握⼿。QUIC 直接 把以往的 TCP 和 TLS/1.3 的 6 次交互合并成了 3 次，减少了交互次数。

相关链接

文章只是简单的就HTTP1.1和HTTP2共同的一个阻塞问题来讨论HTTP3是如何改进优化的。虽然觉得HTTP3很好，但是现在还未得到普遍使用。如果对HTTP3感兴趣可以看下面的相关链接，讲解更深入。

科普：QUIC协议原理分析

QUIC网络协议简介