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一、http1.1的不足
同一时间，一个连接只能对应一个请求(同一连接不能并行发送请求) xy:原因是多个请求的数据同时发送无法被区分出来
针对同一个域名，大多数浏览器允许同时最多6个并发连接
请求应答模式，服务器不能主动给客户端发送消息
头信息的重复传输
二、http2
只需要建立一个连接，可以并行发送请求（多路复用） xy:应为http2会标记数据属于哪个请求，到达之后会组装，所以支持多个请求同时发送
头部信息压缩，客户端和服务器保存了相同的头部信息的表，如果头部字段的信息没有变，只发索引号就行
服务器推送：对一个客户端的请求发送多个响应。只要连接不断，服务器可以随时向客户端发送数据
存在的问题
对头阻塞
握手延迟
三、http3
QUIC + UDP
QUIC 解决对头阻塞、握手延迟、可靠传输等问题
为什么不直接重新写一个传输层协议，而是在UDP的基础上再加一层QUIC？
TCP和UDP涉及到操作系统内核是固化在操作系统内的
现在的操作系统和网络设备，只认TCP和UDP
写一个新的传输层协议，需要操作系统和网络设备的支持，协议替换成本太大导致无法实现
HTTP协议的不足
一、不足
同一时间，一个连接只能对应一个请求
针对同一个域名，大多数浏览器允许同时最多6个并发连接
比如
我们打开京东的网站首页时，有上百个图片被加载，就是有上百个请求被发出。
这上百个网络请求会通过最多6个并发连接发出，而每个连接在同一时间只能处理一个图片请求。
只允许客户端主动发起请求
一个请求只能对应一个响应
同一个会话的多次请求中，头信息会被重复传输
通常会给每个传输增加500~800字节的开销
如果使用 Cookie，增加的开销有时会达到上千字节
二、SPDY
SPDY(speedy的缩写)，是基于TCP的应用层协议，它强制要求使用SSL/TLS
2009年11月，Google宣布将SPDY作为提高网络速度的内部项目
SPDY与HTTP的关系
SPDY并不用于取代HTTP，它只是修改了HTTP请求与响应的传输方式
只需增加一个SPDY层，现有的所有服务端应用均不用做任何修改
SPDY是HTTP/2的前身
✓ 2015年9月，Google宣布移除对SPDY的支持，拥抱HTTP/2
HTTP/2
一、简介
HTTP/2，于2015年5月以RFC 7540正式发表
根据W3Techs的数据，截至2019年6月，全球有36.5%的网站支持了HTTP/2
HTTP/1.1和HTTP/2速度对比
http://www.http2demo.io/
https://http2.akamai.com/demo
HTTP/2在底层传输做了很多的改进和优化，但在语意上完全与HTTP/1.1兼容
比如请求方法（如GET、POST）、Status Code、各种Headers等都没有改变
因此，要想升级到HTTP/2
✓开发者不需要修改任何代码
✓只需要升级服务器配置、升级浏览器
二、HTTP/2特性 - 二进制格式
1、
HTTP/2采用二进制格式传输数据，而非HTTP/1.1的文本格式
二进制格式在协议的解析和优化扩展上带来更多的优势和可能
2、
数据流：已建立的连接内的双向字节流，可以承载一条或多条消息
所有通信都在一个TCP连接上完成，此连接可以承载任意数量的双向数据流
消息：与逻辑HTTP请求或响应消息对应，由一系列帧组成
帧：HTTP/2通信的最小单位，每个帧都包含帧头（会标识出当前帧所属的数据流）
来自不同数据流的帧可以交错发送，然后再根据每个帧头的数据流标识符重新组装
三、HTTP/2特性 - 多路复用
1、
客户端和服务器可以将 HTTP消息分解为互不依赖的帧，然后交错发送，最后再在另一端把它们重新组装起来
并行交错地发送多个请求，请求之间互不影响
并行交错地发送多个响应，响应之间互不干扰
使用一个连接并行发送多个请求和响应
不必再为绕过HTTP/1.1限制而做很多工作
比如image sprites、合并CSS\JS、内嵌CSS\JS\Base64图片、域名分片等
2、image sprites
image sprites（也叫做CSS Sprites），将多张小图合并成一张大图
最后通过CSS结合小图的位置、尺寸进行精准定位
目的是减少网络请求
3、
合并CSS\JS、内嵌CSS\JS\Base64图片 的目的同样也是减少网络请求
4、域名分片
同一个域名只允许最多建立6个连接，将图片等一些静态资源放在另一个域名下可以增加并发连接的数量
四、HTTP/2特性 - 优先级
HTTP/2 标准允许每个数据流都有一个关联的权重和依赖关系
可以向每个数据流分配一个介于1至256之间的整数
每个数据流与其他数据流之间可以存在显式依赖关系
客户端可以构建和传递“优先级树”，表明它倾向于如何接收响应
服务器可以使用此信息通过控制CPU、内存和其他资源的分配设定数据流处理的优先级
在资源数据可用之后，确保将高优先级响应以最优方式传输至客户端
应尽可能先给父数据流分配资源
同级数据流（共享相同父项）应按其权重比例分配资源
①A、B依赖于隐式“根数据流”，A获得的资源比例是12/16，B获得的资源比例是4/16
②D依赖于根数据流，C依赖于D，D应先于C获得完整资源分配
③D应先于C获得完整资源分配，C应先于A和B获得完整资源分配，B获得的资源是A所获资源的1/3
④D应先于E和C获得完整资源分配，E和C应先于A和B获得相同的资源分配，B获得的资源是A所获资源的1/3
五、头部压缩
HTTP/2使用HPACK压缩请求头和响应头
可以极大减少头部开销，进而提高性能
早期版本的HTTP/2和SPDY使用 zlib压缩
可以将所传输头数据的大小减小85%~88%
但在2012年夏天，被攻击导致会话劫持
后被更安全的HPACK取代
六、服务器推送（Server Push）
服务器可以对一个客户端请求发送多个响应
除了对最初请求的响应外，服务器还可以向客户端推送额外资源，而无需客户端额外明确地请求
七、HTTP/2存在的问题
1、队头阻塞
2、握手延迟
RTT（Round Trip Time）：往返时延，可以简单理解为通信一来一回的时间
HTTP/3
一、HTTP/3 - 介绍
Google觉得HTTP/2仍然不够快，于是就有了HTTP/3
HTTP/3由Google开发，弃用TCP协议，改为使用基于UDP协议的QUIC协议实现
QUIC（Quick UDP Internet Connections），译为：快速UDP网络连接，由Google开发，在2013年实现
于2018年从HTTP-over-QUIC改为HTTP/3
二、HTTP/3 - 疑问
HTTP/3基于UDP，如何保证可靠传输？
由QUIC来保证
为何Google不开发一个新的不同于TCP、UDP的传输层协议？
目前世界上的网络设备基本只认TCP、UDP
如果要修改传输层，意味着操作系统的内核也要修改
另外，由IETF标准化的许多TCP新特性都因缺乏广泛支持而没有得到广泛的部署或使用
因此，要想开发并应用一个新的传输层协议，是极其困难的一件事情
三、HTTP/3 - 连接迁移
TCP基于4要素（源IP、源端口、目标IP、目标端口）
切换网络时至少会有一个要素发生变化，导致连接发生变化
当连接发生变化时，如果还使用原来的TCP连接，则会导致连接失败，就得等原来的连接超时后重新建立连接
所以我们有时候发现切换到一个新网络时，即使新网络状况良好，但内容还是需要加载很久
如果实现得好，当检测到网络变化时立刻建立新的TCP连接，即使这样，建立新的连接还是需要几百毫秒的时间
QUIC的连接不受4要素的影响，当4要素发生变化时，原连接依然维持
QUIC连接不以4要素作为标识，而是使用一组Connection ID（连接ID）来标识一个连接
即使IP或者端口发生变化，只要Connection ID没有变化，那么连接依然可以维持
比如
✓当设备连接到Wi-Fi时，将进行中的下载从蜂窝网络连接转移到更快速的Wi-Fi连接
✓当Wi-Fi连接不再可用时，将连接转移到蜂窝网络连接
四、HTTP/3的问题 - 操作系统内核、CPU负载
据Google和Facebook称，与基于TLS的HTTP/2相比，它们大规模部署的QUIC需要近2倍的CPU使用量
Linux内核的UDP部分没有得到像TCP那样的优化，因为传统上没有使用UDP进行如此高速的信息传输
TCP和TLS有硬件加速，而这对于UDP很罕见，对于QUIC则基本不存在
随着时间的推移，相信这个问题会逐步得到改善
行者常至，为者常成！