HTTP/2 由来及特性

HTTP/2 的由来

HTTP/1.x 的局限性

• 性能瓶颈
  • 队头阻塞问题：在HTTP/1.x中，一个TCP连接在同一时间只能处理一个请求，后续请求必须等待前面的请求处理完成并收到响应后才能被处理。例如，当一个页面有多个资源（如图片、脚本等）需要请求时，这些请求只能依次排队发送，即使服务器已经准备好处理后续请求，也必须等待前面的请求完成，这极大地影响了页面的加载速度。
  • 头部冗余：HTTP/1.x的请求和响应头部包含了大量重复的信息，如User - Agent、Cookie等，每次请求都会携带这些信息，增加了数据传输量，尤其是在多次请求的情况下，会造成不必要的带宽浪费。
  • 传输效率低：HTTP/1.x采用文本格式传输数据，没有对数据进行有效的压缩和优化，传输效率较低，而且不支持二进制分帧，无法充分利用网络带宽。

需求推动发展

随着互联网的发展，网页内容变得越来越复杂，对数据传输的性能和效率提出了更高的要求。为了满足这些需求，各大浏览器厂商和互联网公司迫切需要一种新的HTTP协议来提高网络传输性能，于是HTTP/2应运而生。

标准化进程

2012年，Google提出了SPDY协议，作为HTTP的实验性替代方案，它引入了二进制分帧、多路复用等重要概念，为HTTP/2的发展奠定了基础。经过多年的研究和改进，2015年5月，HTTP/2被互联网工程任务组（IETF）标准化，成为了HTTP协议的下一代版本。

HTTP/2 的特性

二进制分帧

• 原理：HTTP/2将所有传输的信息分割为更小的帧，并采用二进制格式进行编码。每个帧都有一个唯一的标识符和长度，这样可以更高效地处理和传输数据。
• 优势：二进制分帧使得协议更加紧凑和高效，便于解析和处理，同时也为多路复用提供了基础。例如，浏览器可以将多个请求和响应拆分成不同的帧，在同一个TCP连接上交错发送和接收，提高了传输效率。

多路复用

• 原理：在HTTP/2中，多个请求和响应可以在同一个TCP连接上同时进行，不需要像HTTP/1.x那样为每个请求建立一个新的连接。每个请求和响应都被分配一个唯一的流ID，通过流ID来区分不同的请求和响应。
• 优势：多路复用解决了HTTP/1.x的队头阻塞问题，大大提高了并发性能。例如，一个页面上的多个资源可以同时请求和接收，而不需要等待前面的请求完成，从而加快了页面的加载速度。

头部压缩

• 原理：HTTP/2采用了HPACK算法对请求和响应的头部进行压缩。HPACK算法通过建立一个静态和动态的字典，对重复出现的头部字段进行编码，只传输字段的索引值，从而减少了头部数据的传输量。
• 优势：头部压缩显著减少了冗余数据的传输，节省了带宽，提高了传输效率。尤其是对于多次请求的场景，效果更加明显。

服务器推送

• 原理：服务器可以在客户端请求之前，主动将客户端可能需要的资源推送给客户端。例如，当客户端请求一个HTML页面时，服务器可以同时推送该页面所需的CSS、JavaScript和图片等资源。
• 优势：服务器推送减少了客户端的请求次数，加快了页面的加载速度，提高了用户体验。同时，也减少了网络延迟，因为资源可以在客户端请求之前就已经传输到客户端。

流量控制

• 原理：HTTP/2提供了流量控制机制，允许接收方控制发送方的发送速率。每个流都有一个独立的流量控制窗口，接收方可以根据自己的处理能力动态调整窗口大小，从而避免发送方发送过多数据导致接收方缓冲区溢出。
• 优势：流量控制机制保证了数据传输的稳定性和可靠性，提高了网络资源的利用率。例如，在网络带宽有限的情况下，接收方可以通过调整流量控制窗口来限制发送方的发送速率，避免网络拥塞。