从 HTTP/1 到 HTTP/2，以及即将到来的 HTTP/3

如今的生活中已经离不开互联网，智能家居、在线支付、网上购物都需要互联网的支持。 互联网切切实实地给生活带来了诸多便利。 有了互联网，我们可以呆在空调房里，一边刷着微博，一边等透心凉的西瓜送到手上，安安静静地做一个吃瓜群众。

互联网的建立打破了地域限制，用户直接上网就可以浏览到各种信息。 用户上网的过程，即浏览器向服务端发送请求，然后将服务端主机上的内容显示到本地。 而浏览器与服务器之间，走的就是 HTTP 协议。 HTTP（Hypertext Transfer Protocol），超文本传输协议，它是应用层协议。 由于其简捷、快速的方式，适用于分布式和合作式超媒体信息系统。 自 1990 年起，HTTP 就已经被应用于万维网（WWW）全球信息服务系统。

HTTP 协议发展至今已经更新迭代了多个版本，下面我们来看看 HTTP 的发展史。

最原始的 HTTP/0.9

已过时的 HTTP/0.9 是 HTTP 协议的第一个版本，诞生于 1989 年。它的组成极其简单，只允许客户端发送 GET 这一种请求，而且不支持请求头。由于没有协议头，所以 HTTP/0.9 只能支持一种内容——纯文本。服务器只能回应 HTML 格式的字符串，不能回应别的格式。服务器发送完毕后，就会关闭 TCP 连接。

HTTP/0.9 具有典型的无状态性，每个访问都独立处理，处理完成后就会断开连接。 如果请求的页面不存在，也不会返回任何错误码。

进化后的 HTTP/1

HTTP/1 是 HTTP 1.0 和 HTTP 1.1 的统称，分别指 HTTP 协议的版本是 1.0 和 1.1。

HTTP 1.0 是 HTTP 协议的第二个版本，至今仍被广泛采用。 它在 HTTP/0.9 的基础上做了大量的扩充和改进，包括：

• 可以发送更多格式的内容，如图像、视频、二进制文件，不仅仅局限于文本了

• 在 GET 的基础上，增加了 HEAD 和 POST 请求方法

• 改变了 HTTP 请求和回应的格式。 除了数据部分，每次通信都必须包括头信息（HTTP Header），用来描述一些元数据，即增加了请求头信息

• 新增了响应状态码（status code）、多字符集支持、权限（authorization）、缓存（cache）、内容编码（content encoding）等功能

• 虽然还是无状态协议，不过在请求（request）中增加 了“Connection: keep-alive”Header 头后就能支持长连接

更新后的 HTTP 1.0 相比之前变化尤其大，支持的功能也很丰富，但仍有诸多缺点。

HTTP 1.0 默认不支持长连接，这样就增加了 TCP 连接次数，造成开销浪费。 HTTP 1.0 所保持的 TCP 每次只能处理一个请求，虽然能一次性接收多个请求，但是还是得按顺序一次处理一个请求，这样在后续请求等待前序请求完成时，很容易造成阻塞。 同时，它还不支持断点续传。

这时，HTTP 1.1 登场了。 它也是目前主流的 HTTP 协议版本，相比于 HTTP 1.0，它有了明显的优势：

加强和优化长连接

HTTP 1.1 支持长连接和请求的流水线处理，在一个 TCP 连接上可以传送多个 HTTP 请求和响应，减少了建立和关闭连接的消耗和延迟。 在 HTTP 1.1 中默认开启 “Connection: keep-alive”，一定程度上弥补了 HTTP 1.0 每次请求都要创建连接的缺点。

缓存支持

所有 HTTP 1.1 请求里的响应头都包含了“Date： ”标头，因此每个 Response 都为缓存添加了时间戳。

请求头引入了 range 头域

它允许只请求资源的某个部分，即返回状态码是 206（Partial Content），这样就方便了开发者自由的选择，以便于充分的利用带宽和连接。

采用分块传输编码

对于一些很耗时的动态操作，服务器需要等到所有操作完成后才能发送数据，显然这样的效率不高。 更好的处理方法是，产生一块数据，就发送一块，采用流模式来取代缓存模式。

新增了多个请求方法和错误状态码

包括 PUT、PATCH、HEAD、OPTIONS、DELETE。 另外，客户端请求的头信息中新增了 Host 字段，用来指定服务器的域名。 同时新增了 24 个错误状态码。

HTTP 1.1 虽然增加了很多功能，但是它自身仍然有很多不足。 由于各个请求到达服务器的速度不同，如果先发的请求先到达可能会发生阻塞，剩下所有的请求都会被阻塞在那次请求应答之后，这样就降低了带宽。

增强后的 HTTP/2

随着 Web 技术的飞速发展，HTTP 1.1 已经无法满足用户对性能的要求，此后 Google 推出协议 SPDY，意在解决 HTTP 1.1 中广为人知的性能问题。 HTTP/2 因此应运而生，它是 HTTP 协议自 1999 年 HTTP 1.1 发布后的首个更新，主要基于 SPDY 协议。

那 HTTP/2 到底有哪些具体变化呢？

• 多路复用： HTTP/2 使用多路复用技术，使用一个 TCP 连接并发处理多个请求，不但节约了开销而且可处理请求的数量也比 HTTP 1.1 大了很多
• 数据传输： HTTP/2 采用二进制格式传输数据，而非 HTTP 1.x 的文本格式，二进制协议解析起来更高效
• 头部压缩： HTTP 1.1 不支持 Header 数据压缩，HTTP/2 使用 HPACK 算法对 Header 的数据进行压缩，使得数据传输更快
• 服务器推送（Server Push）： 当对支持 HTTP/2 的服务器请求数据的时候，服务器会顺便把一些客户端需要的资源一起推送到服务器，这种方式适用于加载静态资源，节约带宽

即将到来的 HTTP/3

就像 HTTP/1 到 HTTP/2 一样，HTTP/3 到来同样有着它的重要任务。

由于 HTTP/2 是基于 HTTP/1 的升级，因此第一个版本中发现的许多核心问题都会向前延伸。 其中就包括 TCP 协议在整个互联网上实施的方式所带来的问题： HTTP/2 使用了多路复用，一般来说同一个地址只需要使用一个 TCP 连接； 单连接最终会成为网络质量较差的环境中的数据瓶颈 - 网络质量下降更容易出现丢包，导致在重传期间不能传输其他数据，势必会降低整个请求的处理速度。

修改 TCP 协议显然是不可能的，因此 HTTP/3 引用了基于 UDP 的 QUIC 协议，并有望成为 HTTP 协议的第三个正式版本。 HTTP/3 曾用名 HTTP-over-QUIC，QUIC 代表“快速 UDP 互联网连接”，本身就是 Google 试图将 TCP 协议重写进而改进出来的一种技术，它结合了 HTTP/2，TCP，UDP 和 TLS（用于加密）等等。

针对 HTTP/2 的软肋，HTTP/3 和 QUIC 弥补了前者的不足。QUIC 使用 UDP 协议，它在两个端点间创建连线，且支持多路复用连线。QUIC 能够提供等同于 SSL/TLS 层级的网络安全保护，减少数据传输及创建连线时的延迟时间，双向控制带宽，以避免网络拥塞。Google 希望使用这个协议来取代 TCP 协议，使网页传输速度更快。

展望未来

有些人认为，目前 HTTP/2 的标准尚未完全采用，推出 HTTP/3 可能还为时尚早。 这确实是一个有效的观点，但是正如我们所看到的，这个协议已经得到了世界大规模的测试和实现。 谷歌早在 2015 年就已经开始测试，并且在 2017 年 Facebook 也进行了测试。

从概念上讲，HTTP/3 是一个出色的协议。 但是，在当前的应用程序中实现，仍然需要进行大量的迭代更新。 虽然 QUIC 和 UDP 的结合为 Google 提供了出色的使用示例，但 IETF（互联网工程任务组）标准认为仍未达到目标。 网站管理者应该根据自身实际情况进行权衡，来确定哪个协议适合自己的网站，这样才是正确的做法。

未来如何，我们拭目以待！