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HTTP的发展历史 【积一时之跬步，臻千里之遥程】

日期：2019-05-11点击：841
  1. http版本导图

2. HTTP版本之概念篇

  • HTTP（超文本传输协议),是互联网上应用最为广泛的一种网络协议，定义了浏览器怎样向服务器请求文档，以及服务器怎样把文档传送给浏览器。HTTP基于TCP/IP协议的应用层协议，它不涉及数据包传输，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/0.9版本篇
要点
  • 客户端向服务器请求网页，服务器只能回应HTML格式的字符串，不能回应别的格式。
  • 只有GET方式
  • 服务器发送完毕。就关闭TCP连接
缺点
  • 每个TCP连接只能发送一个请求;发送数据完毕，连接就关闭，如果还要请求其他资源，就必须再新建一个连接
  • TCP连接的新建成本很高，因为需要客户端和服务器三次握手，并且开始时发送速率较慢
  • 网页加载的外部资源越多，性能就越差
  • 只有一种请求方式
  1. HTTP/1.0版本篇
要点
  • 任何格式的内容都可以发送。互联网不仅可以传输文字，还可以传输图像，视频，二进制文件。（由于发送的数据可以是任何格式，因此可以把数据压缩后再发送。CONTENT-ENCODING字段说明数据压缩的方法
压缩的方式有（可以并列多个，用逗号隔开）： CONTENT-ENCODING:GZIP CONTENT-ENCODING:COMPRESS CONTENT-ENCODING:DEATE
  • 除了GET命令，还引入POST命令和HEAD命令，丰富了浏览器与服务器的互动手段。
  • HTTP请求和回应格式发生改变，除了数据部分，每次通信都包括头部分，用来描述数据，
  • 新增的功能还包括：状态码(STATUS CODE)，多字符集支持，多部分发送(MULTI-PART TYPE)，权限(ANTHORIZATION)，缓存(CACHE)，内容编码(CONTENT ENCODING)等
HTTP/1.0请求的例子： GET/HTTP/1.0 USER-AGENT:MOZILLA/5.0(MACINTOSH;INTEL MAC OS X 10_10_5 ) ACCEPT:*/* 第一行为请求命令,必须在尾部添加协议版本(HTTP/1.0) 后面为多行头信息，描述客户端情况 
HTTP/1.0回应的例子： HTTP/1.0 200 OK /*协议版本+状态码+状态描述*/ 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> CONTENT-TYPE:字符编码，HTTP 1.0规定 头部必须是ASCII码，后面可以是任何格式， 因此，服务器回应时，CONTENT-TYPE的作用是：告诉客户端，数据是什么格式
缺点
  • 非持续连接：每个TCP连接只能发送一个请求，每请求一个文档就需要两倍的RTT往返时间开销(一个RTT用于连接TCP连接，另一个用于请求和接收文档)。
如图所示：当HTTP协议首先要与服务器建立TCP连接，这就需要三次握手。当三次握手的前两部分完成后(即经过一个RTT时间后)，万维网客户就把HTTP请求报文作为第三次握手的第三个报文的数据发送给万维网服务器，服务器收到HTTP报文后，就把所请求的文档作为响应报文返回给客户。

请求一个文档需要的时间

  • 发送数据完毕，连接就关闭，如果还要请求其他资源，就必须再新建一个连接。
  • TCP连接的新建成本很高，因为需要客户端和服务器三次握手，并且开始时发送速率较慢。（为了解决这个问题：有些浏览器在请求时，用了一个非标准的CONNECTION字段。即CONNECTION:KEEP-ALIVE请求服务器不要关闭TCP连接，以便其他请求复用，服务器同样回复这个字段；以实现TCP的复用，直到客户端或服务器主动关闭连接，但，这不是标准字段，不同实现的行为可能不一致，因此不是根本的解决办法。
  • 网页加载的外部资源越多，性能就越差。

5. HTTP/1.1版本篇

要点

  • 引入了持久连接(PERSISITENT CONNECTION),即TCP连接默认不关闭，可以被多个请求复用，不用声明（简单的说：就是服务器在发送响应后仍热在一段时间内保持这条连接，使同一个用户（浏览器）和该服务器可以继续在这条连接上传送后续的HTTP请求报文和响应报文）。CONNECTION:KEEP-ALIVE客户端和服务器发现对方一段时间没有活动，就可以主动关闭连接。不过，规范的做法是，客户端在最后一个请求时明确要求服务器关闭TCP连接。CONNECTION:CLOSE

  • 目前，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。

  • 引入了管道机制，即在同一个TCP连接里面，客户端可以同时发送多个请求。（提高HTTP协议的效率）；举例说明：客户端需要请求两个资源，HTTP1.0是在同一个TCP连接里面，先发送A请求，然后等待服务器做出回应，收到后再发送B请求；管道机制是允许浏览器同时发生A请求和B请求，但是服务器还是按照顺序，先回应A请求，完成后再回应B请求

  • 一个TCP连接可以传送多个回应，势必要有机制，区分数据包是属于哪一个回应的。这就是CONTENT-LENGTH字段的作用，声明本次回应的数据长度。

CONTENT-LENGTH:3495 告诉浏览器本次回应的长度是3495个字节，后面的字节就属于下一个回应
  • 分块传输编码；HTTP1.1采用分块传输编码；使用CONTENT-LENGTH字段的前提是服务器发送回应之前，必须知道回应数据的长度。但对于一些耗时的动态操作来说，这意味着，服务器要等所有操作完成，才能发送数据，显然效率不高，更好的处理方式是：服务器每产生一块数据，就发送一块，采用“流模式（STREAM）”取代“缓存模式(BUFFER)”.因此1.1版规定可以不使用CONTENT-LENGTH字段，而使用“分块传输编码”，只要请求或回应的头信息有TRANSFER-ENCODING字段，就表明回应的数据将由数量未定的数据块组成。TRANSFER-ENCODING:CHUNKED 每个非空的数据块之前，会有16进制的数值，表示这个块的长度，最后是一个大小为0的块，就表示本次回应的数据发送完。
Eg: HTTP/1.1 200 OKCONTENT-TYPE: TEXT/PLAINTRANSFER-ENCODING: CHUNKED 25 THIS IS THE DATA IN THE FIRST CHUNK 1C AND THIS IS THE SECOND ONE 3 CON 8 SEQUENCE 0
  • ** 新增功能**：PUT,PATCH,HEAD,OPTIONS,DELECT. 客户端的头信息增加HOST字段，用来指定服务器的域名。 HOST:WWW.EXAMPLE.COM 有了HOST字段，就可以将请求发往同一台服务器的不同的网站，为虚拟主机的新起打下了基础。
缺点
  • 虽然复用TCP连接，但是在同一个TCP连接里面，所有的数据通信都是按照次序进行的。服务器只有处理完一个回应，才能进行下一个回应。(解决办法：A. 减少HTTP请求数;B:同时多开持久连接)

6. HTTP/2版本篇

要点
  • 采用二进制协议：HTTP/1.1的头信息是文本（ASCII编码），数据体可以是文本（解析非常麻烦），也可以是二进制。而HTTP/2则是一个彻底的二进制协议，头信息和数据体都是二进制，通称为“帧”（FRAME）:头信息帧和数据帧。二进制协议的一个好处是：可以定义额外的帧，解析方便。
  • 多路复用(双向，实时的通信)：HTTP/2复用TCP连接，在一个连接里，客户端和服务端都可以同时发送多个请求或回应，而不用按照顺序一一对应，这样就避免“队头阻塞”。举例来说：在一个TCP连接里面，服务器同时收到A请求和B请求，先回应A请求，结果发现处理过程非常耗时，于是就发送A请求已经处理好的部分，接着回应B请求，完成后，才发送B请求剩下的部分。
  • 数据流：HTTP/2的数据流是不按顺序发送的，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标记，指出它属于哪个回应。HTTP/2将每一个请求或回应的所有数据包，称为一个数据流。每个数据流都有一个独一无二的编号。数据包发送时，都必须标记数据流ID，用于区分它属于哪一个数据流，另外规定：客户端发出的数据流，ID一律为奇数，服务器发出的，ID为偶数。数据流发送一半时，客户端和服务器都可以发送信号，取消这个数据流。即HTTP/2可以取消某一个请求，同时保证TCP连接还开着，可以被其他请求使用。客户端还可以指定数据流的优先级，优先级越高，服务器就越早回应。
  • 头信息压缩：HTTP2以前的版本协议不带有状态，每次请求都必须附上所有的信息。所以，请求的很多字段都是重复的，比如COOKIE和USER AGENT,一模一样的内容，每次请求都必须附带，这很浪费很多宽带，也影响速度。HTTP/2优化了这一点。引入了头信息压缩机制。一方面：头信息使用GZIP或COMPRESS压缩后再发送，另一方面，客户端和服务端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，只发送索引号，提高速度。
  • 服务器推送：HTTP/2允许服务器未经请求，主动向客户端发送资源-->服务器推送。eg:客户端请求一个网页，这个网页里面包含静态资源。正常情况下，客户端必须收到网页后，解析HTML源码，发现有静态资源，再发送静态资源请求；其实，服务器可以预期到客户端请求网页后，很可能再请求静态资源，所以主动把这些静态资源随网页一起发给客户端。
缺点
  • 请求太多时也需要排队

7. HTTPS版本篇

要点
  • HTTPS 是以安全为目标的HTTP通道，简单讲是HTTP的安全版，即HTTP下加入SSL层，HTTPS的安全基础是SSL，因此加密的详细内容就需要SSL
  • HTTPS协议的主要作用是：建立一个信息安全通道，来确保数组的传输，确保网站的真实性
  • HTTPS的SSL加密是在传输层实现的
工作原理
  • 客户使用HTTPS URL访问服务器，则要求WEB 服务器建立SSL链接。
  • WEB服务器接收到客户端的请求之后，会将网站的证书（证书中包含了公钥），返回或者说传输给客户端。
  • 客户端和WEB服务器端开始协商SSL链接的安全等级，也就是加密等级。
  • 客户端浏览器通过双方协商一致的安全等级，建立会话密钥，然后通过网站的公钥来加密会话密钥，并传送给网站。
  • WEB服务器通过自己的私钥解密出会话密钥。
  • WEB服务器通过会话密钥加密与客户端之间的通信。
优点
  • 使用HTTPS协议可认证用户和服务器，确保数据发送到正确的客户机和服务器
  • HTTPS协议是由SSL+HTTP协议构建的可进行加密传输、身份认证的网络协议，要比HTTP协议安全，可防止数据在传输过程中不被窃取、改变，确保数据的完整性。
  • HTTPS是现行架构下最安全的解决方案，虽然不是绝对安全，但它大幅增加了中间人攻击的成本。
缺点
  • HTTPS握手阶段比较费时，会使页面加载时间延长50%，增加10%~20%的耗电。
  • HTTPS缓存不如HTTP高效，会增加数据开销。
  • SSL证书也需要钱，功能越强大的证书费用越高。
  • SSL证书需要绑定IP，不能再同一个IP上绑定多个域名，IPV4资源支持不了这种消耗。
HTTP和HTTPS的区别
  • HTTPS协议需要证书，费用较高。
  • HTTP是超文本传输协议，传输的数据都是未加密的即明文传输，HTTPS则是具有安全性的SSL加密传输协议。
  • 使用不同的链接方式，端口也不同，一般而言，HTTP协议的端口为80，HTTPS的端口为443
  • HTTP协议是无连接，无状态的；(无连接：虽然HTTP使用了TCP连接，但通信的双方在交换HTTP报文之前不需要建立HTTP连接;无状态：是指服务端对于客户端每次发送的请求都认为它是一个新的请求，上一次会话和下一次会话没有联系);HTTPS协议是由SSL+HTTP协议构建的可进行加密传输、身份认证的网络协议，比HTTP协议安全。
  • HTTPS提升访问速度（可以对于，请求资源所需时间更少，访问速度更快，相比HTTP1.0）
  • HTTPS允许多路复用：多路复用允许同时通过单一的HTTP/2连接发送多重请求-响应信息。改善了：在HTTP1.1中，浏览器客户端在同一时间，针对同一域名下的请求有一定数量限制（连接数量），超过限制会被阻塞。
  • 二进制分帧：HTTP2.0会将所有的传输信息分割为更小的信息或者帧，并对他们进行二进制编码
  • HTTP2首部压缩;服务器端推送(相对于HTTP1.0)
7. SSL/TLS协议介绍

互联网的通信安全是建立在SSL/TLS协议之上。不使用SSL/TLS的HTTP协议，就是不加密的通信；会带来三大风险：

  • （1）窃听风险：第三方可以获取通信内容；
  • （2）篡改风险：第三方可以修改通信内容。
  • （3）冒失风险：第三方可以冒充他人身份参与通信。
SSL/TLS就是为了解决这三大风险而设计的，希望达到：
  • （1）所有信息都是加密传播，第三方无法窃听
  • （2）具有校验机制，一旦被篡改，通信双方立即发现。
  • （3）配备身份证书，防止身份被冒充。
SSL/TLS协议的基本思路

采用公钥加密法，即客户端先向服务端索要公钥，然后用公钥加密信息，客户端收到密文后，用自己的私钥解密。

如何保证公钥不被篡改？

解决方法：将公钥放在数字证书中。只要证书是可信的，公钥就是可信的。

公钥加密计算量太大，如何减少耗用的时间？

解决方法：每一次对话（SESSION），客户端和服务器端都生成一个"对话密钥"（SESSION KEY），用它来加密信息。由于"对话密钥"是对称加密，所以运算速度非常快，而服务器公钥只用于加密"对话密钥"本身，这样就减少了加密运算的消耗时间。

SSL/TLS协议的基本过程：
  • （1） 客户端向服务器端索要并验证公钥。
  • （2） 双方协商生成"对话密钥"。
  • （3） 双方采用"对话密钥"进行加密通信。 上面过程的前两步，又称为"握手阶段"（HANDSHAKE）。 开始加密通信之前，客户端和服务器首先必须建立连接和交换参数，这个过程叫做握手；HTTP耗时 = TCP握手；HTTPS耗时 = TCP握手 + SSL握手 所以，HTTPS肯定比HTTP耗时，这就叫SSL延迟
8.** 参考文章**

2019-05-12 21:16:45 星期日

原文链接：https://my.oschina.net/u/4045971/blog/3048267
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