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笔记整理http协议浅析二

jiezi

作者：杨志晓

http 的版本：

a.HTTP 建立在 TCP 协议之上。

b.HTTP/0.9 于 1991 年发布。

c.HTTP/1.0 于 1996 年发布。

d.HTTP/1.1 于 1999 年发布。

e.HTTP/2 于 2015 年发布。

http 1.0 no keep-alive（默认短链接）

a. 工作原理如图：
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b. 每次与服务器交互，都需要新开一个连接！

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c. 抓包分析：

demo：4 张图片 +html 总共 5 个请求

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每一条 tcp 链接都会直接返回 connection close

试想一下：请求一张图片，新开一个连接，请求一个 CSS 文件，新开一个连接，请求一个 JS 文件，新开一个连接。HTTP 协议是基于 TCP 的，TCP 每次都要经过三次握手，四次挥手，慢启动 … 这都需要去消耗我们非常多的资源的！

http 1.1 默认有 keep-alive

a. 相对于持久化连接还有另外比较重要的改动：

  • HTTP 1.1 增加 host 字段
  • HTTP 1.1 中引入了 Chunked transfer-coding，范围请求，实现断点续传(实际上就是利用 HTTP 消息头使用分块传输编码，将实体主体分块传输)
  • HTTP 1.1 管线化 (pipelining) 理论，客户端可以同时发出多个 HTTP 请求，而不用一个个等待响应之后再请求
    • 注意：这个 pipelining 仅仅是 限于理论场景下 ，大部分桌面浏览器仍然会 选择默认关闭HTTP pipelining！
    • 所以现在使用 HTTP1.1 协议的应用，都是有 可能会开多个 TCP 连接 的！

b. 工作原理如图：

只建立一条 tcp 链接，但是每个请求都是串行的，如下图所示

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c. 对上面同一个 demo 在开启 keep-alive 后进行抓包分析：(4 张图片 +html 总共 5 个请求)

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5 个请求发起一条 tcp 连接

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d. 图片增加后抓包如下（开启 keep-alive）：

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e. 通过增加图片个数抓包后发现，浏览器同时建立了 6 条 tcp 连接，观察浏览器网络请求加载图如下：
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f.http1.1 支持 pipelining（流水线）条件是：sever 端需要支持，同时浏览器也要开启，工作原理如下图：

2_10.jpg

HTTP Pipelining 其实是把多个 HTTP 请求放到一个 TCP 连接中一一发送，而在发送过程中不需要等待服务器对前一个请求的响应；只不过，客户端还是要按照发送请求的顺序来接收响应！

g. 查询了 火狐浏览器开启 pipelining 方法：

在搜索栏输入 network.http.pipelining，查询一下，如果没有，请右击鼠标，选择“新建”——布尔，然后输入 network.http.pipelining , 赋值 true，然后点击确定。

解释：激活这个键值之后，Pipelining 同时发出成倍数的连接请求，从而达到提升连接速度的效果。网络上的大多数网站都是基于 HTTP 协议，而 HTTP1.1 可以支持多线程的连接请求，通过这个操作可以减少 Firefox 载入网页的时间。

h. 总结：http1.x 问题：

在 HTTP1.0 中，发送一次请求时，需要 等待服务端响应了 才可以继续发送请求。

在 HTTP1.1 中，发送一次请求时，不需要等待服务端响应了就可以发送请求了，但是回送数据给客户端的时候，客户端还是需要按照 响应的顺序 来一一接收

所以说，无论是 HTTP1.0 还是 HTTP1.1 提出了 Pipelining 理论，还是会出现 阻塞 的情况。从专业的名词上说这种情况，叫做 线头阻塞（Head of line blocking）简称：HOLB

http2.0（建立在 https 基础上）

a.SSL(Secure Sockets Layer) 安全套接层，是一种安全协议，经历了 SSL 1.0、2.0、3.0 版本后发展成了标准安全协议 – TLS(Transport Layer Security) 传输层安全性协议。TLS 有 1.0 (RFC 2246)、1.1(RFC 4346)、1.2(RFC 5246)、1.3(RFC 8446) 版本。

TLS 在实现上分为 记录层 和 握手层 两层，其中握手层又含四个子协议: 握手协议 (handshake protocol)、更改加密规范协议 (change cipher spec protocol)、应用数据协议 (application data protocol) 和警告协议 (alert protocol)

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HTTPS = HTTP over TLS.

b. 抓包分析：

ClientHello
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  1. Version: 协议版本（protocol version）指示客户端支持的最佳协议版本
  2. Random: 一个 32 字节数据，28 字节是随机生成的 (图中的 Random Bytes)；剩余的 4 字节包含额外的信息，与客户端时钟有关 (图中使用的是 GMT Unix Time)。在握手时，客户端和服务器都会提供随机数，客户端的暂记作 random_C (用于后续的密钥的生成)。这种随机性对每次握手都是独一无二的，在身份验证中起着举足轻重的作用。它可以防止 重放攻击，并确认初始数据交换的完整性。
  3. Session ID: 在第一次连接时，会话 ID（session ID）字段是空的，这表示客户端并不希望恢复某个已存在的会话。典型的会话 ID 包含 32 字节随机生成的数据，一般由服务端生成通过 ServerHello 返回给客户端。
  4. Cipher Suites: 密码套件（cipher suite）块是由客户端支持的所有密码套件组成的列表，该列表是按优先级顺序排列的
  5. Compression: 客户端可以提交一个或多个支持压缩的方法。默认的压缩方法是 null，代表没有压缩
  6. Extensions: 扩展（extension）块由任意数量的扩展组成。这些扩展会携带额外数据

c. 绘制流程图如下：
2_13.jpg

d.HTTP2 与 HTTP1.1 最重要的区别就是解决了线头阻塞的问题！其中最重要的改动是：多路复用 (Multiplexing)

如图所示：
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e.HTTP2 所有性能增强的核心在于新的二进制分帧层(不再以文本格式来传输了)，它定义了如何封装 http 消息并在客户端与服务器之间传输。
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f. 看上去协议的格式和 HTTP1.x 完全不同了，实际上 HTTP2 并没有改变 HTTP1.x 的语义，只是把原来 HTTP1.x 的 header 和 body 部分用 frame 重新封装了一层而已
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g. 问题：被封装后，不用每次携带 header，但是 header 里这个 body 的长度，这怎么处理呢？

方法：body 上加上 length 解决

Headers Frame: 帧头
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h. 问题一：body 分了许多个 strem，怎么确定完结？

抓包分析：
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2_20.png

分了三个包分别为：8192+8192+5281

当前看到的是分包后，最大的包大小是 8192

展示图如下：
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i. 问题二：怎么确定没丢包，错没错，秩序乱没乱，怎么合包

tcp 会保证包有序，并且保证了不会丢包

HTTP2 所有性能增强的核心在于新的二进制分帧层(不再以文本格式来传输了)，它定义了如何封装 http 消息并在客户端与服务器之间传输。

j. 抓包分析请求：
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观察 http2 的浏览器网络请求加载图如下：
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附课堂板书：

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