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HTTP的前世今生

史前时期

20 世纪 60 年代,美国国防部高等研究计划署(ARPA)建立了 ARPA 网,它有四个分布在各地的节点,被认为是如今互联网的“始祖”。
然后在 70 年代,基于对 ARPA 网的实践和思考,研究人员发明出了著名的 TCP/IP 协议。由于具有良好的分层结构和稳定的性能,TCP/IP 协议迅速战胜其他竞争对手流行起来,并在 80 年代中期进入了 UNIX 系统内核,促使更多的计算机接入了互联网。

创世纪

1989 年,任职于欧洲核子研究中心(CERN)的蒂姆·伯纳斯 - 李(Tim Berners-Lee)发表了一篇论文,提出了在互联网上构建超链接文档系统的构想。这篇论文中他确立了三项关键技术。

1.URI:即统一资源标识符,作为互联网上资源的唯一身份;
2.HTML:即超文本标记语言,描述超文本文档;
3.HTTP:即超文本传输协议,用来传输超文本。

1989年,“HTTP”就诞生了。

HTTP/0.9

20 世纪 90 年代初期的互联网世界非常简陋,计算机处理能力低,存储容量小,网速很慢,还是一片“信息荒漠”。网络上绝大多数的资源都是纯文本,很多通信协议也都使用纯文本,所以 HTTP 的设计也不可避免地受到了时代的限制。
这一时期的 HTTP 被定义为 0.9 版,结构比较简单,为了便于服务器和客户端处理,它也采用了纯文本格式。蒂姆·伯纳斯 - 李最初设想的系统里的文档都是只读的,所以只允许用“GET”动作从服务器上获取 HTML 文档,并且在响应请求之后立即关闭连接,功能非常有限。
HTTP/0.9 虽然很简单,但它作为一个“原型”,充分验证了 Web 服务的可行性,而“简单”也正是它的优点,蕴含了进化和扩展的可能性,因为:“把简单的系统变复杂”,要比“把复杂的系统变简单”容易得多

HTTP/1.0

1993 年,NCSA(美国国家超级计算应用中心)开发出了 Mosaic,是第一个可以图文混排的浏览器,随后又在 1995 年开发出了服务器软件 Apache,简化了 HTTP 服务器的搭建工作。
同一时期,计算机多媒体技术也有了新的发展:1992 年发明了 JPEG 图像格式,1995 年发明了 MP3 音乐格式。
这些新软件新技术一经推出立刻就吸引了广大网民的热情,更的多的人开始使用互联网,研究 HTTP 并提出改进意见,甚至实验性地往协议里添加各种特性,从用户需求的角度促进了 HTTP 的发展。
于是在这些已有实践的基础上,经过一系列的草案,HTTP/1.0 版本在 1996 年正式发布。它在多方面增强了 0.9 版,形式上已经和我们现在的 HTTP 差别不大了,例如:

1.增加了 HEAD、POST 等新方法;
2.增加了响应状态码,标记可能的错误原因;
3.引入了协议版本号概念;
4.引入了 HTTP Header(头部)的概念,让 HTTP 处理请求和响应更加灵活;
5.传输的数据不再仅限于文本。

但 HTTP/1.0 并不是一个“标准”,只是记录已有实践和模式的一份参考文档,不具有实际的约束力,相当于一个“备忘录”。所以 HTTP/1.0 的发布对于当时正在蓬勃发展的互联网来说并没有太大的实际意义,各方势力仍然按照自己的意图继续在市场上奋力拼杀。

HTTP/1.1

1995 年,网景的 Netscape Navigator 和微软的 Internet Explorer 开始了著名的“浏览器大战”,都希望在互联网上占据主导地位。
浏览器大战再一次极大地推动了 Web 的发展,HTTP/1.0 也在这个过程中经受了实践检验。于是在“浏览器大战”结束之后的 1999 年,HTTP/1.1 发布了 RFC 文档,编号为 2616,正式确立了延续十余年的传奇。
从版本号我们就可以看到,HTTP/1.1 是对 HTTP/1.0 的小幅度修正。但一个重要的区别是:它是一个“正式的标准”,而不是一份可有可无的“参考文档”。这意味着今后互联网上所有的浏览器、服务器、网关、代理等等,只要用到 HTTP 协议,就必须严格遵守这个标准,相当于是互联网世界的一个“立法”。
不过,说 HTTP/1.1 是“小幅度修正”也不太确切,它还是有很多实质性进步的。毕竟经过了多年的实战检验,比起 0.9/1.0 少了“学术气”,更加“接地气”,同时表述也更加严谨。HTTP/1.1 主要的变更点有:

1.增加了 PUT、DELETE 等新的方法;
2.增加了缓存管理和控制;
3.明确了连接管理,允许持久连接;
4.允许响应数据分块(chunked),利于传输大文件;
5.强制要求 Host 头,让互联网主机托管成为可能。

不过由于 HTTP/1.1 太过庞大和复杂,所以在 2014 年又做了一次修订,原来的一个大文档被拆分成了六份较小的文档,编号为 7230-7235,优化了一些细节,但此外没有任何实质性的改动。

HTTP/2

HTTP/1.1产生之后,出现了一些不满的意见,主要就是连接慢,无法跟上迅猛发展的互联网,但 HTTP/1.1 标准一直“岿然不动”,无奈之下人们只好发明各式各样的“小花招”来缓解这些问题,比如以前常见的切图、JS 合并等网页优化手段。
Google 首先开发了自己的浏览器 Chrome,然后推出了新的 SPDY 协议,并在 Chrome 里应用于自家的服务器,如同十多年前的网景与微软一样,从实际的用户方来“倒逼”HTTP 协议的变革,这也开启了第二次的“浏览器大战”。
历史再次重演,不过这次的胜利者是 Google,Chrome 目前的全球的占有率超过了 60%。“挟用户以号令天下”,Google 借此顺势把 SPDY 推上了标准的宝座,互联网标准化组织以 SPDY 为基础开始制定新版本的 HTTP 协议,最终在 2015 年发布了 HTTP/2,RFC 编号 7540。
HTTP/2 的制定充分考虑了现今互联网的现状:宽带、移动、不安全,在高度兼容 HTTP/1.1 的同时在性能改善方面做了很大努力,主要的特点有:

1.二进制协议,不再是纯文本;
2.可发起多个请求,废弃了 1.1 里的管道;
3.使用专用算法压缩头部,减少数据传输量;
4.允许服务器主动向客户端推送数据;
5.增强了安全性,“事实上”要求加密通信。

虽然 HTTP/2 到今天已经四岁,也衍生出了 gRPC 等新协议,但由于 HTTP/1.1 实在是太过经典和强势,目前它的普及率还比较低,大多数网站使用的仍然还是 20 年前的 HTTP/1.1。

HTTP/3

在 HTTP/2 还处于草案之时,Google 又发明了一个新的协议,叫做 QUIC,而且还是相同的“套路”,继续在 Chrome 和自家服务器里试验着“玩”,依托它的庞大用户量和数据量,持续地推动 QUIC 协议成为互联网上的“既成事实”。
“功夫不负有心人”,当然也是因为 QUIC 确实自身素质过硬。
在2018 年,互联网标准化组织 IETF 提议将“HTTP over QUIC”更名为“HTTP/3”并获得批准,HTTP/3 正式进入了标准化制订阶段,也许两三年后就会正式发布,到时候我们很可能会跳过 HTTP/2 直接进入 HTTP/3。

此文章为10月Day 1学习笔记,内容来源于极客时间《透视 HTTP 协议》。

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