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[導(dǎo)讀]每日一句英語學(xué)習(xí),每天進步一點點: 前言 在面試過程中,HTTP 被提問的概率還是比較高的。 小林我搜集了 5 大類 HTTP 面試常問的題目,同時這 5 大類題跟 HTTP 的發(fā)展和演變關(guān)聯(lián)性是比較大的,通過問答 + 圖解的形式由淺入深的方式幫助大家進一步的學(xué)習(xí)和理

每日一句英語學(xué)習(xí),每天進步一點點:

前言

在面試過程中,HTTP 被提問的概率還是比較高的。

小林我搜集了 5 大類 HTTP 面試常問的題目,同時這 5 大類題跟 HTTP 的發(fā)展和演變關(guān)聯(lián)性是比較大的,通過問答 + 圖解的形式由淺入深的方式幫助大家進一步的學(xué)習(xí)和理解 HTTP 協(xié)議。

  1. HTTP 基本概念

  2. Get 與 Post

  3. HTTP 特性

  4. HTTPS 與 HTTP

  5. HTTP/1.1、HTTP/2、HTTP/3 演變

提綱

正文

01 HTTP 基本概念

HTTP 是什么?描述一下

HTTP 是超文本傳輸協(xié)議,也就是HyperText Transfer Protocol。

能否詳細解釋「超文本傳輸協(xié)議」?

HTTP的名字「超文本協(xié)議傳輸」,它可以拆成三個部分:

  • 超文本

  • 傳輸

  • 協(xié)議

三個部分

1. 「協(xié)議」

在生活中,我們也能隨處可見「協(xié)議」,例如:

  • 剛畢業(yè)時會簽一個「三方協(xié)議」;

  • 找房子時會簽一個「租房協(xié)議」;

三方協(xié)議和租房協(xié)議

生活中的協(xié)議,本質(zhì)上與計算機中的協(xié)議是相同的,協(xié)議的特點:

  • 協(xié)」字,代表的意思是必須有兩個以上的參與者。例如三方協(xié)議里的參與者有三個:你、公司、學(xué)校三個;租房協(xié)議里的參與者有兩個:你和房東。

  • 」字,代表的意思是對參與者的一種行為約定和規(guī)范。例如三方協(xié)議里規(guī)定試用期期限、毀約金等;租房協(xié)議里規(guī)定租期期限、每月租金金額、違約如何處理等。

針對 HTTP 協(xié)議,我們可以這么理解。

HTTP 是一個用在計算機世界里的協(xié)議。它使用計算機能夠理解的語言確立了一種計算機之間交流通信的規(guī)范(兩個以上的參與者),以及相關(guān)的各種控制和錯誤處理方式(行為約定和規(guī)范)。

2. 「傳輸」

所謂的「傳輸」,很好理解,就是把一堆東西從 A 點搬到 B 點,或者從 B 點 搬到 A 點。

別輕視了這個簡單的動作,它至少包含兩項重要的信息。

HTTP 協(xié)議是一個雙向協(xié)議

我們在上網(wǎng)沖浪時,瀏覽器是請求方 A ,百度網(wǎng)站就是應(yīng)答方 B。雙方約定用 HTTP 協(xié)議來通信,于是瀏覽器把請求數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)站,網(wǎng)站再把一些數(shù)據(jù)返回給瀏覽器,最后由瀏覽器渲染在屏幕,就可以看到圖片、視頻了。

請求 - 應(yīng)答

數(shù)據(jù)雖然是在 A 和 B 之間傳輸,但允許中間有中轉(zhuǎn)或接力。

就好像第一排的同學(xué)想穿遞紙條給最后一排的同學(xué),那么傳遞的過程中就需要經(jīng)過好多個同學(xué)(中間人),這樣的傳輸方式就從「A < --- > B」,變成了「A <-> N <-> M <-> B」。

而在 HTTP 里,需要中間人遵從 HTTP 協(xié)議,只要不打擾基本的數(shù)據(jù)傳輸,就可以添加任意額外的東西。

針對傳輸,我們可以進一步理解了 HTTP。

HTTP 是一個在計算機世界里專門用來在兩點之間傳輸數(shù)據(jù)的約定和規(guī)范。

3. 「超文本」

HTTP 傳輸?shù)膬?nèi)容是「超文本」。

我們先來理解「文本」,在互聯(lián)網(wǎng)早期的時候只是簡單的字符文字,但現(xiàn)在「文本」。的涵義已經(jīng)可以擴展為圖片、視頻、壓縮包等,在 HTTP 眼里這些都算做「文本」。

再來理解「超文本」,它就是超越了普通文本的文本,它是文字、圖片、視頻等的混合體最關(guān)鍵有超鏈接,能從一個超文本跳轉(zhuǎn)到另外一個超文本。

HTML 就是最常見的超文本了,它本身只是純文字文件,但內(nèi)部用很多標(biāo)簽定義了圖片、視頻等的鏈接,在經(jīng)過瀏覽器的解釋,呈現(xiàn)給我們的就是一個文字、有畫面的網(wǎng)頁了。

OK,經(jīng)過了對 HTTP 里這三個名詞的詳細解釋,就可以給出比「超文本傳輸協(xié)議」這七個字更準(zhǔn)確更有技術(shù)含量的答案:

HTTP 是一個在計算機世界里專門在「兩點」之間「傳輸」文字、圖片、音頻、視頻等「超文本」數(shù)據(jù)的「約定和規(guī)范」。

那「HTTP 是用于從互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器傳輸超文本到本地瀏覽器的協(xié)議HTTP」 ,這種說法正確嗎?

這種說法是不正確的。因為也可以是「服務(wù)器< -- >服務(wù)器」,所以采用兩點之間的描述會更準(zhǔn)確。

HTTP 常見的狀態(tài)碼,有哪些?

五大類 HTTP 狀態(tài)碼

1xx

1xx 類狀態(tài)碼屬于提示信息,是協(xié)議處理中的一種中間狀態(tài),實際用到的比較少。

2xx

2xx 類狀態(tài)碼表示服務(wù)器成功處理了客戶端的請求,也是我們最愿意看到的狀態(tài)。

200 OK」是最常見的成功狀態(tài)碼,表示一切正常。如果是非 HEAD 請求,服務(wù)器返回的響應(yīng)頭都會有 body 數(shù)據(jù)。

204 No Content」也是常見的成功狀態(tài)碼,與 200 OK 基本相同,但響應(yīng)頭沒有 body 數(shù)據(jù)。

206 Partial Content」是應(yīng)用于 HTTP 分塊下載或斷電續(xù)傳,表示響應(yīng)返回的 body 數(shù)據(jù)并不是資源的全部,而是其中的一部分,也是服務(wù)器處理成功的狀態(tài)。

3xx

3xx 類狀態(tài)碼表示客戶端請求的資源發(fā)送了變動,需要客戶端用新的 URL 重新發(fā)送請求獲取資源,也就是重定向。

301 Moved Permanently」表示永久重定向,說明請求的資源已經(jīng)不存在了,需改用新的 URL 再次訪問。

302 Moved Permanently」表示臨時重定向,說明請求的資源還在,但暫時需要用另一個 URL 來訪問。

301 和 302 都會在響應(yīng)頭里使用字段 Location,指明后續(xù)要跳轉(zhuǎn)的 URL,瀏覽器會自動重定向新的 URL。

304 Not Modified」不具有跳轉(zhuǎn)的含義,表示資源未修改,重定向已存在的緩沖文件,也稱緩存重定向,用于緩存控制。

4xx

4xx 類狀態(tài)碼表示客戶端發(fā)送的報文有誤,服務(wù)器無法處理,也就是錯誤碼的含義。

400 Bad Request」表示客戶端請求的報文有錯誤,但只是個籠統(tǒng)的錯誤。

403 Forbidden」表示服務(wù)器禁止訪問資源,并不是客戶端的請求出錯。

404 Not Found」表示請求的資源在服務(wù)器上不存在或未找到,所以無法提供給客戶端。

5xx

5xx 類狀態(tài)碼表示客戶端請求報文正確,但是服務(wù)器處理時內(nèi)部發(fā)生了錯誤,屬于服務(wù)器端的錯誤碼。

500 Internal Server Error」與 400 類型,是個籠統(tǒng)通用的錯誤碼,服務(wù)器發(fā)生了什么錯誤,我們并不知道。

501 Not Implemented」表示客戶端請求的功能還不支持,類似“即將開業(yè),敬請期待”的意思。

502 Bad Gateway」通常是服務(wù)器作為網(wǎng)關(guān)或代理時返回的錯誤碼,表示服務(wù)器自身工作正常,訪問后端服務(wù)器發(fā)生了錯誤。

503 Service Unavailable」表示服務(wù)器當(dāng)前很忙,暫時無法響應(yīng)服務(wù)器,類似“網(wǎng)絡(luò)服務(wù)正忙,請稍后重試”的意思。

http 常見字段有哪些?

Host

客戶端發(fā)送請求時,用來指定服務(wù)器的域名。


Hostwww.A.com

有了 Host 字段,就可以將請求發(fā)往「同一臺」服務(wù)器上的不同網(wǎng)站。

Content-Length 字段

服務(wù)器在返回數(shù)據(jù)時,會有 Content-Length 字段,表明本次回應(yīng)的數(shù)據(jù)長度。


Content-Length: 1000

如上面則是告訴瀏覽器,本次服務(wù)器回應(yīng)的數(shù)據(jù)長度是 1000 個字節(jié),后面的字節(jié)就屬于下一個回應(yīng)了。

Connection 字段

Connection 字段最常用于客戶端要求服務(wù)器使用 TCP 持久連接,以便其他請求復(fù)用。

HTTP/1.1 版本的默認連接都是持久連接,但為了兼容老版本的 HTTP,需要指定 Connection 首部字段的值為 Keep-Alive。

Connection: keep-alive

一個可以復(fù)用的 TCP 連接就建立了,直到客戶端或服務(wù)器主動關(guān)閉連接。但是,這不是標(biāo)準(zhǔn)字段。

Content-Type 字段

Content-Type 字段用于服務(wù)器回應(yīng)時,告訴客戶端,本次數(shù)據(jù)是什么格式。


Content-Type: text/html; charset=utf-8

上面的類型表明,發(fā)送的是網(wǎng)頁,而且編碼是UTF-8。

客戶端請求的時候,可以使用 Accept 字段聲明自己可以接受哪些數(shù)據(jù)格式。

Accept: */*

上面代碼中,客戶端聲明自己可以接受任何格式的數(shù)據(jù)。

Content-Encoding 字段

Content-Encoding 字段說明數(shù)據(jù)的壓縮方法。表示服務(wù)器返回的數(shù)據(jù)使用了什么壓縮格式


Content-Encoding: gzip

上面表示服務(wù)器返回的數(shù)據(jù)采用了 gzip 方式壓縮,告知客戶端需要用此方式解壓。

客戶端在請求時,用 Accept-Encoding 字段說明自己可以接受哪些壓縮方法。

Accept-Encoding: gzip, deflate

GET 與 POST

說一下 GET 和 POST 的區(qū)別?

Get 方法的含義是請求從服務(wù)器獲取資源,這個資源可以是靜態(tài)的文本、頁面、圖片視頻等。

比如,你打開我的文章,瀏覽器就會發(fā)送 GET 請求給服務(wù)器,服務(wù)器就會返回文章的所有文字及資源。

GET 請求

POST 方法則是相反操作,它向 URI 指定的資源提交數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)就放在報文的 body 里。

比如,你在我文章底部,敲入了留言后點擊「提交」(暗示你們留言),瀏覽器就會執(zhí)行一次 POST 請求,把你的留言文字放進了報文 body 里,然后拼接好 POST 請求頭,通過 TCP 協(xié)議發(fā)送給服務(wù)器。

POST 請求

GET 和 POST 方法都是安全和冪等的嗎?

先說明下安全和冪等的概念:

  • 在 HTTP 協(xié)議里,所謂的「安全」是指請求方法不會「破壞」服務(wù)器上的資源。

  • 所謂的「冪等」,意思是多次執(zhí)行相同的操作,結(jié)果都是「相同」的。

那么很明顯 GET 方法就是安全且冪等的,因為它是「只讀」操作,無論操作多少次,服務(wù)器上的數(shù)據(jù)都是安全的,且每次的結(jié)果都是相同的。

POST 因為是「新增或提交數(shù)據(jù)」的操作,會修改服務(wù)器上的資源,所以是不安全的,且多次提交數(shù)據(jù)就會創(chuàng)建多個資源,所以不是冪等的。


03 HTTP 特性

你知道的 HTTP(1.1) 的優(yōu)點有哪些,怎么體現(xiàn)的?

HTTP 最凸出的優(yōu)點是「簡單、靈活和易于擴展、應(yīng)用廣泛和跨平臺」。

1. 簡單

HTTP 基本的報文格式就是 header + body,頭部信息也是 key-value 簡單文本的形式,易于理解,降低了學(xué)習(xí)和使用的門檻。

2. 靈活和易于擴展

HTTP協(xié)議里的各類請求方法、URI/URL、狀態(tài)碼、頭字段等每個組成要求都沒有被固定死,都允許開發(fā)人員自定義和擴充。

同時 HTTP 由于是工作在應(yīng)用層( OSI 第七層),則它下層可以隨意變化

HTTPS 也就是在 HTTP 與 TCP 層之間增加了 SSL/TLS 安全傳輸層,HTTP/3 甚至把 TCPP 層換成了基于 UDP 的 QUIC。

3. 應(yīng)用廣泛和跨平臺

互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展至今,HTTP 的應(yīng)用范圍非常的廣泛,從臺式機的瀏覽器到手機上的各種 APP,從看新聞、刷貼吧到購物、理財、吃雞,HTTP 的應(yīng)用片地開花,同時天然具有跨平臺的優(yōu)越性。

那它的缺點呢?

HTTP 協(xié)議里有優(yōu)缺點一體的雙刃劍,分別是「無狀態(tài)、明文傳輸」,同時還有一大缺點「不安全」。

1. 無狀態(tài)雙刃劍

無狀態(tài)的好處,因為服務(wù)器不會去記憶 HTTP 的狀態(tài),所以不需要額外的資源來記錄狀態(tài)信息,這能減輕服務(wù)器的負擔(dān),能夠把更多的 CPU 和內(nèi)存用來對外提供服務(wù)。

無狀態(tài)的壞處,既然服務(wù)器沒有記憶能力,它在完成有關(guān)聯(lián)性的操作時會非常麻煩。

例如登錄->添加購物車->下單->結(jié)算->支付,這系列操作都要知道用戶的身份才行。但服務(wù)器不知道這些請求是有關(guān)聯(lián)的,每次都要問一遍身份信息。

這樣每操作一次,都要驗證信息,這樣的購物體驗還能愉快嗎?別問,問就是酸爽!

對于無狀態(tài)的問題,解法方案有很多種,其中比較簡單的方式用 Cookie 技術(shù)。

Cookie 通過在請求和響應(yīng)報文中寫入 Cookie 信息來控制客戶端的狀態(tài)。

相當(dāng)于,在客戶端第一次請求后,服務(wù)器會下發(fā)一個裝有客戶信息的「小貼紙」,后續(xù)客戶端請求服務(wù)器的時候,帶上「小貼紙」,服務(wù)器就能認得了了,

Cookie 技術(shù)

2. 明文傳輸雙刃劍

明文意味著在傳輸過程中的信息,是可方便閱讀的,通過瀏覽器的 F12 控制臺或 Wireshark 抓包都可以直接肉眼查看,為我們調(diào)試工作帶了極大的便利性。

但是這正是這樣,HTTP 的所有信息都暴露在了光天化日下,相當(dāng)于信息裸奔。在傳輸?shù)穆L的過程中,信息的內(nèi)容都毫無隱私可言,很容易就能被竊取,如果里面有你的賬號密碼信息,那你號沒了。

3. 不安全

HTTP 比較嚴(yán)重的缺點就是不安全:

  • 通信使用明文(不加密),內(nèi)容可能會被竊聽。比如,賬號信息容易泄漏,那你號沒了。

  • 不驗證通信方的身份,因此有可能遭遇偽裝。比如,訪問假的淘寶、拼多多,那你錢沒了。

  • 無法證明報文的完整性,所以有可能已遭篡改。比如,網(wǎng)頁上植入垃圾廣告,視覺污染,眼沒了。

HTTP 的安全問題,可以用 HTTPS 的方式解決,也就是通過引入 SSL/TLS 層,使得在安全上達到了極致。

那你說下 HTTP/1.1 的性能如何?

HTTP 協(xié)議是基于 TCP/IP,并且使用了「請求 - 應(yīng)答」的通信模式,所以性能的關(guān)鍵就在這兩點里。

1. 長連接

早期 HTTP/1.0 性能上的一個很大的問題,那就是每發(fā)起一個請求,都要新建一次 TCP 連接(三次握手),而且是串行請求,做了無畏的 TCP 連接建立和斷開,增加了通信開銷。

為了解決上述 TCP 連接問題,HTTP/1.1 提出了長連接的通信方式,也叫持久連接。這種方式的好處在于減少了 TCP 連接的重復(fù)建立和斷開所造成的額外開銷,減輕了服務(wù)器端的負載。

持久連接的特點是,只要任意一端沒有明確提出斷開連接,則保持 TCP 連接狀態(tài)。

短連接與長連接

2. 管道網(wǎng)絡(luò)傳輸

HTTP/1.1 采用了長連接的方式,這使得管道(pipeline)網(wǎng)絡(luò)傳輸成為了可能。

即可在同一個 TCP 連接里面,客戶端可以發(fā)起多個請求,只要第一個請求發(fā)出去了,不必等其回來,就可以發(fā)第二個請求出去,可以減少整體的響應(yīng)時間。

舉例來說,客戶端需要請求兩個資源。以前的做法是,在同一個TCP連接里面,先發(fā)送 A 請求,然后等待服務(wù)器做出回應(yīng),收到后再發(fā)出 B 請求。管道機制則是允許瀏覽器同時發(fā)出 A 請求和 B 請求。

管道網(wǎng)絡(luò)傳輸

但是服務(wù)器還是按照順序,先回應(yīng) A 請求,完成后再回應(yīng) B 請求。要是 前面的回應(yīng)特別慢,后面就會有許多請求排隊等著。這稱為「隊頭堵塞」。

3. 隊頭阻塞

「請求 - 應(yīng)答」的模式加劇了 HTTP 的性能問題。

因為當(dāng)順序發(fā)送的請求序列中的一個請求因為某種原因被阻塞時,在后面排隊的所有請求也一同被阻塞了,會招致客戶端一直請求不到數(shù)據(jù),這也就是「隊頭阻塞」。好比上班的路上塞車。

隊頭阻塞

總之 HTTP/1.1 的性能一般般,后續(xù)的 HTTP/2 和 HTTP/3 就是在優(yōu)化 HTTP 的性能。


04 HTTP 與 HTTPS

HTTP 與 HTTPS 有哪些區(qū)別?

  1. HTTP 是超文本傳輸協(xié)議,信息是明文傳輸,存在安全風(fēng)險的問題。HTTPS 則解決 HTTP 不安全的缺陷,在 TCP 和 HTTP 網(wǎng)絡(luò)層之間加入了 SSL/TLS 安全協(xié)議,使得報文能夠加密傳輸。

  2. HTTP 連接建立相對簡單, TCP 三次握手之后便可進行 HTTP 的報文傳輸。而 HTTPS 在 TCP 三次握手之后,還需進行 SSL/TLS 的握手過程,才可進入加密報文傳輸。

  3. HTTP 的端口號是 80,HTTPS 的端口號是 443。

  4. HTTPS 協(xié)議需要向 CA(證書權(quán)威機構(gòu))申請數(shù)字證書,來保證服務(wù)器的身份是可信的。


HTTPS 解決了 HTTP 的哪些問題?

HTTP 由于是明文傳輸,所以安全上存在以下三個風(fēng)險:

  • 竊聽風(fēng)險,比如通信鏈路上可以獲取通信內(nèi)容,用戶號容易沒。

  • 篡改風(fēng)險,比如強制入垃圾廣告,視覺污染,用戶眼容易瞎。

  • 冒充風(fēng)險,比如冒充淘寶網(wǎng)站,用戶錢容易沒。


HTTP S HTTP 與 TCP 層之間加入了 SSL/TLS 協(xié)議 。

HTTP 與 HTTPS

可以很好的解決了上述的風(fēng)險:

  • 信息加密:交互信息無法被竊取,但你的號會因為「自身忘記」賬號而沒。

  • 校驗機制:無法篡改通信內(nèi)容,篡改了就不能正常顯示,但百度「競價排名」依然可以搜索垃圾廣告。

  • 身份證書:證明淘寶是真的淘寶網(wǎng),但你的錢還是會因為「剁手」而沒。

可見,只要自身不做「惡」,SSL/TLS 協(xié)議是能保證通信是安全的。

HTTPS 是如何解決上面的三個風(fēng)險的?

  • 混合加密的方式實現(xiàn)信息的機密性,解決了竊聽的風(fēng)險。

  • 摘要算法的方式來實現(xiàn)完整性,它能夠為數(shù)據(jù)生成獨一無二的「指紋」,指紋用于校驗數(shù)據(jù)的完整性,解決了篡改的風(fēng)險。

  • 將服務(wù)器公鑰放入到數(shù)字證書中,解決了冒充的風(fēng)險。

1. 混合加密

通過混合加密的方式可以保證信息的機密性,解決了竊聽的風(fēng)險。

混合加密

HTTPS 采用的是對稱加密非對稱加密結(jié)合的「混合加密」方式:

  • 在通信建立前采用非對稱加密的方式交換「會話秘鑰」,后續(xù)就不再使用非對稱加密。

  • 在通信過程中全部使用對稱加密的「會話秘鑰」的方式加密明文數(shù)據(jù)。

采用「混合加密」的方式的原因:

  • 對稱加密只使用一個密鑰,運算速度快,密鑰必須保密,無法做到安全的密鑰交換。

  • 非對稱加密使用兩個密鑰:公鑰和私鑰,公鑰可以任意分發(fā)而私鑰保密,解決了密鑰交換問題但速度慢。

2. 摘要算法

摘要算法用來實現(xiàn)完整性,能夠為數(shù)據(jù)生成獨一無二的「指紋」,用于校驗數(shù)據(jù)的完整性,解決了篡改的風(fēng)險。

校驗完整性

客戶端在發(fā)送明文之前會通過摘要算法算出明文的「指紋」,發(fā)送的時候把「指紋 + 明文」一同
加密成密文后,發(fā)送給服務(wù)器,服務(wù)器解密后,用相同的摘要算法算出發(fā)送過來的明文,通過比較客戶端攜帶的「指紋」和當(dāng)前算出的「指紋」做比較,若「指紋」相同,說明數(shù)據(jù)是完整的。

3. 數(shù)字證書

客戶端先向服務(wù)器端索要公鑰,然后用公鑰加密信息,服務(wù)器收到密文后,用自己的私鑰解密。

這就存在些問題,如何保證公鑰不被篡改和信任度?

所以這里就需要借助第三方權(quán)威機構(gòu) CA (數(shù)字證書認證機構(gòu)),將服務(wù)器公鑰放在數(shù)字證書(由數(shù)字證書認證機構(gòu)頒發(fā))中,只要證書是可信的,公鑰就是可信的。

數(shù)字證書工作流程

通過數(shù)字證書的方式保證服務(wù)器公鑰的身份,解決冒充的風(fēng)險。

HTTPS  是如何建立連接的?其間交互了什么?

SSL/TLS 協(xié)議基本流程:

  • 客戶端向服務(wù)器索要并驗證服務(wù)器的公鑰。

  • 雙方協(xié)商生產(chǎn)「會話秘鑰」。

  • 雙方采用「會話秘鑰」進行加密通信。

前兩步也就是 SSL/TLS 的建立過程,也就是握手階段。

SSL/TLS 的「握手階段」涉及四次通信,可見下圖:

HTTPS 連接建立過程

SSL/TLS 協(xié)議建立的詳細流程:

1. ClientHello

首先,由客戶端向服務(wù)器發(fā)起加密通信請求,也就是 ClientHello 請求。

在這一步,客戶端主要向服務(wù)器發(fā)送以下信息:

(1)客戶端支持的 SSL/TLS 協(xié)議版本,如 TLS 1.2 版本。

(2)客戶端生產(chǎn)的隨機數(shù)(Client Random),后面用于生產(chǎn)「會話秘鑰」。

(3)客戶端支持的密碼套件列表,如 RSA 加密算法。

2. SeverHello

服務(wù)器收到客戶端請求后,向客戶端發(fā)出響應(yīng),也就是 SeverHello。服務(wù)器回應(yīng)的內(nèi)容有如下內(nèi)容:

(1)確認 SSL/ TLS 協(xié)議版本,如果瀏覽器不支持,則關(guān)閉加密通信。

(2)服務(wù)器生產(chǎn)的隨機數(shù)(Server Random),后面用于生產(chǎn)「會話秘鑰」。

(3)確認的密碼套件列表,如 RSA 加密算法。

(4)服務(wù)器的數(shù)字證書。

3.客戶端回應(yīng)

客戶端收到服務(wù)器的回應(yīng)之后,首先通過瀏覽器或者操作系統(tǒng)中的 CA 公鑰,確認服務(wù)器的數(shù)字證書的真實性。

如果證書沒有問題,客戶端會從數(shù)字證書中取出服務(wù)器的公鑰,然后使用它加密報文,向服務(wù)器發(fā)送如下信息:

(1)一個隨機數(shù)(pre-master key)。該隨機數(shù)會被服務(wù)器公鑰加密。

(2)加密通信算法改變通知,表示隨后的信息都將用「會話秘鑰」加密通信。

(3)客戶端握手結(jié)束通知,表示客戶端的握手階段已經(jīng)結(jié)束。這一項同時把之前所有內(nèi)容的發(fā)生的數(shù)據(jù)做個摘要,用來供服務(wù)端校驗。

上面第一項的隨機數(shù)是整個握手階段的第三個隨機數(shù),這樣服務(wù)器和客戶端就同時有三個隨機數(shù),接著就用雙方協(xié)商的加密算法,各自生成本次通信的「會話秘鑰」。

4. 服務(wù)器的最后回應(yīng)

服務(wù)器收到客戶端的第三個隨機數(shù)(pre-master key)之后,通過協(xié)商的加密算法,計算出本次通信的「會話秘鑰」。然后,向客戶端發(fā)生最后的信息:

(1)加密通信算法改變通知,表示隨后的信息都將用「會話秘鑰」加密通信。

(2)服務(wù)器握手結(jié)束通知,表示服務(wù)器的握手階段已經(jīng)結(jié)束。這一項同時把之前所有內(nèi)容的發(fā)生的數(shù)據(jù)做個摘要,用來供客戶端校驗。

至此,整個 SSL/TLS 的握手階段全部結(jié)束。接下來,客戶端與服務(wù)器進入加密通信,就完全是使用普通的 HTTP 協(xié)議,只不過用「會話秘鑰」加密內(nèi)容。


05 HTTP/1.1、HTTP/2、HTTP/3 演變

說說 HTTP/1.1 相比 HTTP/1.0 提高了什么性能?

HTTP/1.1 相比 HTTP/1.0 性能上的改進:

  • 使用 TCP 長連接的方式改善了 HTTP/1.0 短連接造成的性能開銷。

  • 支持 管道(pipeline)網(wǎng)絡(luò)傳輸,只要第一個請求發(fā)出去了,不必等其回來,就可以發(fā)第二個請求出去,可以減少整體的響應(yīng)時間。

但 HTTP/1.1 還是有性能瓶頸:

  • 請求 / 響應(yīng)頭部(Header)未經(jīng)壓縮就發(fā)送,首部信息越多延遲越大。只能壓縮 Body 的部分;

  • 發(fā)送冗長的首部。每次互相發(fā)送相同的首部造成的浪費較多;

  • 服務(wù)器是按請求的順序響應(yīng)的,如果服務(wù)器響應(yīng)慢,會招致客戶端一直請求不到數(shù)據(jù),也就是隊頭阻塞;

  • 沒有請求優(yōu)先級控制;

  • 請求只能從客戶端開始,服務(wù)器只能被動響應(yīng)。


那上面的 HTTP/1.1 的性能瓶頸,HTTP/2 做了什么優(yōu)化?

HTTP/2 協(xié)議是基于 HTTPS 的,所以 HTTP/2 的安全性也是有保障的。

那 HTTP/2 相比 HTTP/1.1 性能上的改進:

1. 頭部壓縮

HTTP/2 會壓縮頭(Header)如果你同時發(fā)出多個請求,他們的頭是一樣的或是相似的,那么,協(xié)議會幫你消除重復(fù)的分

這就是所謂的 HPACK 算法:在客戶端和服務(wù)器同時維護一張頭信息表,所有字段都會存入這個表,生成一個索引號,以后就不發(fā)送同樣字段了,只發(fā)送索引號,這樣就提高速度了。

2. 二進制格式

HTTP/2 不再像 HTTP/1.1 里的純文本形式的報文,而是全面采用了二進制格式。

頭信息和數(shù)據(jù)體都是二進制,并且統(tǒng)稱為幀(frame):頭信息幀和數(shù)據(jù)幀。

報文區(qū)別

這樣雖然對人不友好,但是對計算機非常友好,因為計算機只懂二進制,那么收到報文后,無需再將明文的報文轉(zhuǎn)成二進制,而是直接解析二進制報文,這增加了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?/strong>。

3. 數(shù)據(jù)流

HTTP/2 的數(shù)據(jù)包不是按順序發(fā)送的,同一個連接里面連續(xù)的數(shù)據(jù)包,可能屬于不同的回應(yīng)。因此,必須要對數(shù)據(jù)包做標(biāo)記,指出它屬于哪個回應(yīng)。

每個請求或回應(yīng)的所有數(shù)據(jù)包,稱為一個數(shù)據(jù)流(Stream)。

每個數(shù)據(jù)流都標(biāo)記著一個獨一無二的編號,其中規(guī)定客戶端發(fā)出的數(shù)據(jù)流編號為奇數(shù), 服務(wù)器發(fā)出的數(shù)據(jù)流編號為偶數(shù)

客戶端還可以指定數(shù)據(jù)流的優(yōu)先級。優(yōu)先級高的請求,服務(wù)器就先響應(yīng)該請求。

HTT/1 ~ HTTP/2

4. 多路復(fù)用

HTTP/2 是可以在一個連接中并發(fā)多個請求或回應(yīng),而不用按照順序一一對應(yīng)。

移除了 HTTP/1.1 中的串行請求,不需要排隊等待,也就不會再出現(xiàn)「隊頭阻塞」問題,降低了延遲,大幅度提高了連接的利用率。

舉例來說,在一個 TCP 連接里,服務(wù)器收到了客戶端 A 和 B 的兩個請求,如果發(fā)現(xiàn) A 處理過程非常耗時,于是就回應(yīng) A 請求已經(jīng)處理好的部分,接著回應(yīng) B 請求,完成后,再回應(yīng) A 請求剩下的部分。

多路復(fù)用

5. 服務(wù)器推送

HTTP/2 還在一定程度上改善了傳統(tǒng)的「請求 - 應(yīng)答」工作模式,服務(wù)不再是被動地響應(yīng),也可以主動向客戶端發(fā)送消息。

舉例來說,在瀏覽器剛請求 HTML 的時候,就提前把可能會用到的 JS、CSS 文件等靜態(tài)資源主動發(fā)給客戶端,減少延時的等待,也就是服務(wù)器推送(Server Push,也叫 Cache Push)。

HTTP/2 有哪些缺陷?HTTP/3 做了哪些優(yōu)化?

HTTP/2 主要的問題在于:多個 HTTP 請求在復(fù)用一個 TCP 連接,下層的 TCP 協(xié)議是不知道有多少個 HTTP 請求的。

所以一旦發(fā)生了丟包現(xiàn)象,就會觸發(fā) TCP 的重傳機制,這樣在一個 TCP 連接中的所有的 HTTP 請求都必須等待這個丟了的包被重傳回來

  • HTTP/1.1 中的管道( pipeline)傳輸中如果有一個請求阻塞了,那么隊列后請求也統(tǒng)統(tǒng)被阻塞住了

  • HTTP/2 多請求復(fù)用一個TCP連接,一旦發(fā)生丟包,就會阻塞住所有的 HTTP 請求。

這都是基于 TCP 傳輸層的問題,所以 HTTP/3 把 HTTP 下層的 TCP 協(xié)議改成了 UDP!

HTTP/1 ~ HTTP/3

UDP 發(fā)生是不管順序,也不管丟包的,所以不會出現(xiàn) HTTP/1.1 的隊頭阻塞 和 HTTP/2 的一個丟包全部重傳問題。

大家都知道 UDP 是不可靠傳輸?shù)?,但基?UDP 的 QUIC 協(xié)議 可以實現(xiàn)類似 TCP 的可靠性傳輸。

  • QUIC 有自己的一套機制可以保證傳輸?shù)目煽啃缘?。?dāng)某個流發(fā)生丟包時,只會阻塞這個流,其他流不會受到影響。

  • TL3 升級成了最新的 1.3 版本,頭部壓縮算法也升級成了 QPack。

  • HTTPS 要建立一個連接,要花費 6 次交互,先是建立三次握手,然后是 TLS/1.3 的三次握手。QUIC 直接把以往的 TCP 和 TLS/1.3 的 6 次交互合并成了 3 次,減少了交互次數(shù)。


TCP HTTPS(TLS/1.3) 和 QUIC HTTPS

所以, QUIC 是一個在 UDP 之上的 TCP + TLS + HTTP/2 的多路復(fù)用的協(xié)議。

QUIC 是新協(xié)議,對于很多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,根本不知道什么是 QUIC,只會當(dāng)做 UDP,這樣會出現(xiàn)新的問題。所以 HTTP/3 現(xiàn)在普及的進度非常的緩慢,不知道未來 UDP 是否能夠逆襲 TCP。


參考文獻:

[1] 上野 宣.圖解HTTP.人民郵電出版社.

[2] 羅劍鋒.透視HTTP協(xié)議.極客時間.

[3] 陳皓.HTTP的前世今.酷殼CoolShell.

https://coolshell.cn/articles/19840.html

[4] 阮一峰.HTTP 協(xié)議入門.阮一峰的網(wǎng)絡(luò)日志.

http://www.ruanyifeng.com/blog/2016/08/http.html


嘮叨

接近 30 張圖片,都是從一條線兩條線畫出來,灰常的費勁,深切感受到畫圖也是個體力活啊!

愛偷懶的我其實不愛畫圖,但為了讓大家能更好的理解,在跟自己無數(shù)次斗爭后,踏上了耗時耗體力的畫圖的不歸路,希望對你們有幫助!

創(chuàng)造不易啊,畫圖也不易,不想被白嫖哦,各位「三連」走起就是對小林創(chuàng)造的最大支持和動力了,我們下次見!


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