浅显易懂的前端知识点(二)——HTTP协议基础

HTTP 协议的初印象:

是基于 TCP/IP 协议的应用层协议,不涉及数据包的传输,主要规定了客户端和服务器之间的通信格式,默认使用 80 端口。

1 HTTP 协议 0.9 版(1991 年)

是个弱智协议,客户端发起请求以后,服务器只能返回 HTML 格式的字符串,不能回应别的格式。

只有一个 GET 命令:

GET /index.html

上面命令表示,TCP 连接(connection)建立后,客户端向服务器请求(request)网页 index.html。

服务器发送完毕,就关闭 TCP 连接。

2 HTTP 协议 1.0 版(1996 年)

与 0.9 版本相比,有以下几点变化:

  • 这个版本允许发送的内容变多了,不仅可以传输文字,还能传输图像、视频、二进制文件。
  • 除了 GET,POST、HEAD 这两个命令都可以用,浏览器和服务器的互动手段增加了。
  • HTTP 请求和回应的格式也变了。每次通信都必须包括头信息,用来描述一些元数据。

新增的功能还有:

  • 状态码
  • 多字符集支持
  • 多部分发送
  • 权限
  • 缓存
  • 内容编码
2.1 请求形式:
<!-- 请求命令, 必须在尾部添加协议版本(HTTP/1.0)-->
GET /HTTP/1.0
<!-- 多行头信息,描述了客户端的情况 -->
User-Agent: Mozilla/5.0(Macintosh: Intel Mac PS X 10_10_5)
<!-- 客户端表示自己可以接受任何格式的数据 -->
Accept:*/*
2.2 回应格式
<!-- 头信息 -->
HTTP/1.0 200 OK
Content-Type: text/plain
Content-Length: 137582
Expires:Thu, 05 Dec 1997 16:00:00 GMT
Server: Apache 0.84

<!-- 数据 -->
<html>
  <body>Hello World</body>
</html>

其中,头信息的第一行是 “协议的版本 + 状态码(status code) + 状态描述”

2.3 Content-Type 字段

Content-Type 字段的作用是告诉客户端从服务端返回的数据是什么格式。

常见的 ContentType:

  • 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

数据类型的构成包括一级类型和二级类型,中间用斜杠隔开。这些类型都被称为 MIME type。

MIME type 不仅用于 HTTP 请求,也可以用于别的地方,比如 HTML 网页。

<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8" />
<!-- 等同于 -->
<meta charset="utf-8" /> 
2.4 数据压缩

客户端在请求的时候,用 Accept - Encoding 字段说明自己可以接受哪些压缩方法。

Accept-Encoding: gzip, deflate

而服务器使用 Content-Encoding 字段说明数据的压缩方法。

Content-Encoding: gzip
Content-Encoding: compress
Content-Encoding: deflate
2.5 HTTP/1.0 协议的缺点

每个 TCP 连接只能发送一个请求,数据发送完毕连接就关闭了,如果要请求别的资源,必须再新建一个连接。

但是 TCP 连接的成本很高,因为客户端和服务器的三次握手,并且启动发送的速率较慢。

有一些浏览器为了解决 TCP 会关闭的问题,采用了非标准的 Connection 字段。

浏览器请求和服务器回应都带有这个字段:

Connection: keep-alive

这样的话,一个可以复用的连接建立了,直到客户端或者服务器主动关闭连接。但是不同的浏览器实现不同,这不是一个好的解决办法。

3 HTTP 协议 1.1 版(1997 年)

3.1 持久连接

相比 1.0 版,1.1 版最大的变化是保持连接,即默认 TCP 连接不关闭,可以被多个请求复用,不用再声明 Connection: keep-alive。

那怎么关闭呢?如果客户端或者服务器发现对方一段时间内没有活动,就可以主动关闭连接。不过最好还是客户端在发送最后一个请求的时候,发送一个 Connection:close,明确要求服务器关闭 TCP 连接。

另外,对于同一个域名,大多数浏览器允许同时建立 6 个持久连接。

3.2 管道机制

管道机制: 在同一个 TCP 连接里,客户端可以同时发送多个请求。

以前的做法是客户端先发送 A 请求,然后再发送 B 请求。管道机制是允许浏览器同时发送 A 请求和 B 请求,但是服务器还是按照顺序进行的,先回应 A 请求再回应 B 请求。

3.3 区分数据包

一个 TCP 连接现在可以传送多个回应,势必就要有一种机制,区分数据包是属于哪一个回应的。

Content-length 字段的作用,声明本次回应的数据长度。

Content-Length: 3495

上面的字段告诉客户端,本次回应的长度是 3495 个字节,后面的字节就属于下一个回应了。

所以,使用 Content-Length 字段的前提条件是,服务器发送回应之前,必须知道回应的数据长度。

而在 1.0 版本中,这个字段可以存在,也可以不存在,因为服务端关闭了 TCP 连接说明数据包已经全了。

3.4 其他功能

1.1 版新增了很多动词方法:PUT、PATCH、HEAD、OPTIONS、DELETE。

客户端的请求头信息增加了 Host 字段,用来指定服务器的域名。

这个字段可以将请求发往同一台服务器的不同网站。

如:

Host: www.example.com
3.5 缺点

"队头堵塞": 在 1.1 版协议中,虽然可以在一个 TCP 中发送多个请求,服务器只有处理完一个回应,才会进行下一个回应。要是前面的回应特别慢,后面就会有许多请求排队等着。

为了避免这个问题,只有两种方法:一是减少请求数,二是同时多开持久连接。

所以产生了很多网页优化技巧,比如合并脚本和样式表,将图片嵌入 CSS 代码,域名分片等,但是 HTTP 协议设计得更好的话,这些工作完全没有必要做的。

4 SPDY 协议 (2009 年)

2009 年,谷歌公开了自己搞的 SPDY 协议,主要为了解决 HTTP/1.1 效率不高的问题。

这个协议最终被当作了 HTTP/2 的基础。

5 HTTP 协议 2 版

HTTP/2 协议不叫 HTTP/2.0,这是因为标准委员会不在打算发布子版本,下一个新的版本将会是 HTTP/3。

5.1 二进制协议

HTTP 协议的头肯定是文本(ASCII 码),数据体可以是文本,也可以是二进制。

但 HTTP/2 协议头和数据体都是二进制,是一个彻彻底底的二进制协议。

这里的头和数据体都换了一个身份叫做 “帧”:头信息帧和数据帧。

二进制协议的好处就是可以定义额外的帧,HTTP/2 有近十种帧,为将来的高级应用打好了基础,因为二进制解析比文本解析更方便。

5.2 多工

HTTP/2 协议复用 TCP 连接,也就是说客户端和服务端可以同时发送或者回应多个请求。

比如说,在一个 TCP 里,客户端给服务端发送了 A 和 B 两个请求,按道理说应该先处理 A 请求,但是服务端发现 A 请求有点费劲儿,就先把 A 请求中处理好的发出去,接着回应 B 请求,完事儿以后再发送 A 请求中剩下的部分。

像这样双向,实时的通信,就叫做多工(Multiplexing)。

5.3 数据流

HTTP/2 的数据包不是按照顺序发送的,同一个连接里的数据包可能属于多个请求。所以需要一个编号,这个编号指明数据包属于哪一个请求或者回应。

这里有一个概念叫做数据流,我们把一个请求或者回应的所有数据包合在一起称为一个数据流。每个数据流都有一个独一无二的编号,数据包发送的时候都必须标定数据流编号。

客户端请求的数据流编号一律为基数,而服务端回应的数据流编号为偶数。

在 HTTP/1.1 中终止请求的方式只能是关闭 TCP 连接,而现在可以发送一个信号:(RST_STREAM 帧),取消这个数据流。

也就是说 HTTP/2 可以取消某一次请求,同时能保证 TCP 连接打开,可以被其他请求所使用。

此外,客户端可以指定数据流的优先级,优先级高的服务器越早响应。

5.4 头信息压缩

因为协议不带有状态,每次请求都必须附上所有信息。有一些信息是重复的,这样会影响数据传输速度,浪费带宽。

HTTP/2 采用头信息压缩机制可以减少不利影响。首先是将信息压缩后再发送(gzip 或者 compress),其次是客户端 和服务器同时维护一张头信息表,这个表很神奇的地方在于可以利用索引进行管理,只要我们发送索引就可以表示我们传输的信息,这样就能够提高速度。

5.5 主动推送

HTTP/2 允许服务器在没有经过允许的情况下,可以主动向客户端推送资源 。这个过程叫做服务器推送(server push)。

举一个例子,别发送邮件给我们的时候,邮箱会冒个弹框出来告诉我们有人往邮箱里投递了一封邮件。注意,此时我们并没有刷新网页。

服务器推送还可能用到消息提醒,静态资源自动推送到服务端等场景。

posted @ 2019-06-04 20:29 kurryluo 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏