HTTP2特性预览和抓包分析
一分钟预览 HTTP2 特性和抓包分析
2016/09/26 · JavaScript · HTTP/2
原文出处： 段隆贤
背景
近年来，http网络请求量日益添加，以下是httparchive统计，从2012-11-01到2016-09-01的请求数量和传输大小的趋势图：
当前大部份客户端&服务端架构的应用程序，都是用http/1.1连接的，现代浏览器与单个域最大连接数，都在4-6个左右，由上图Total
Requests数据，如果不用CDN分流，平均有20个左右的串行请求。
HTTP2
是1999年发布http1.1后的一次重大的改进，在协议层面改善了以上问题，减少资源占用，来，直接感受一下差异：
HTTP/2 is the future of the Web, and it is
here!
这是 Akamai 公司建立的一个官方的演示，用以说明 HTTP/2 相比于之前的
HTTP/1.1 在性能上的大幅度提升。 同时请求 379 张图片，从Load time
的对比可以看出 HTTP/2 在速度上的优势。
背景
近年来，http网络请求量日益添加，以下是httparchive统计，从2012-11-01到2016-09-01的请求数量和传输大小的趋势图：
当前大部份客户端&服务端架构的应用程序，都是用http/1.1连接的，现代浏览器与单个域最大连接数，都在4-6个左右，由上图Total
Requests数据，如果不用CDN分流，平均有20个左右的串行请求。
HTTP2
是1999年发布http1.1后的一次重大的改进，在协议层面改善了以上问题，减少资源占用，来，直接感受一下差异：
HTTP/2 is the future of the Web, and it is
here!
这是 Akamai 公司建立的一个官方的演示，用以说明 HTTP/2 相比于之前的
HTTP/1.1 在性能上的大幅度提升。 同时请求 379 张图片，从Load time
的对比可以看出 HTTP/2 在速度上的优势。
HTTP/2 源自 SPDY/2
SPDY 系列协议由谷歌开发，于 2009 年公开。它的设计目标是降低 50% 的页面加载时间。当下很多著名的互联网公司都在自己的网站或 APP 中采用了 SPDY 系列协议（当前最新版本是 SPDY/3.1），因为它对性能的提升是显而易见的。主流的浏览器（谷歌、火狐、Opera）也都早已经支持 SPDY，它已经成为了工业标准，HTTP Working-Group 最终决定以 SPDY/2 为基础，开发 HTTP/2。HTTP/2标准于2015年5月以RFC 7540正式发表。
但是，HTTP/2 跟 SPDY 仍有不同的地方，主要是以下两点：
HTTP/2 支持明文 HTTP 传输，而 SPDY 强制使用 HTTPS
HTTP/2 消息头的压缩算法采用 HPACK ，而非 SPDY 采用的 DEFLATE（感谢网友
逸风之狐指正）
协议文档请见：rfc7540:HTTP2
HTTP/2 源自 SPDY/2
SPDY 系列协议由谷歌开发，于 2009 年公开。它的设计目标是降低 50% 的页面加载时间。当下很多著名的互联网公司都在自己的网站或 APP 中采用了 SPDY 系列协议（当前最新版本是 SPDY/3.1），因为它对性能的提升是显而易见的。主流的浏览器（谷歌、火狐、Opera）也都早已经支持 SPDY，它已经成为了工业标准，HTTP Working-Group 最终决定以 SPDY/2 为基础，开发 HTTP/2。HTTP/2标准于2015年5月以RFC 7540正式发表。
但是，HTTP/2 跟 SPDY 仍有不同的地方，主要是以下两点：
HTTP/2 支持明文 HTTP 传输，而 SPDY 强制使用 HTTPS
HTTP/2 消息头的压缩算法采用 HPACK ，而非 SPDY 采用的 DEFLATE（感谢网友
逸风之狐指正）
协议文档请见：rfc7540:HTTP2
HTTP2特性概览
HTTP2特性概览
1. 二进制协议
HTTP/2 采用二进制格式传输数据，而非 HTTP/1.x 的文本格式
由上图可以看到HTTP2在原来的应用层和HTTP层添加了一层二进制传输。
二进制协议的一个好处是，可以定义额外的帧。
HTTP/2
定义了近十种帧（详情可分析抓包文件），为将来的高级应用打好了基础。如果使用文本实现这种功能，解析数据将会变得非常麻烦，二进制解析则方便得多。
RFC7540:Frame
Definitions
协议中定义的帧
1. 二进制协议
HTTP/2 采用二进制格式传输数据，而非 HTTP/1.x 的文本格式
由上图可以看到HTTP2在原来的应用层和HTTP层添加了一层二进制传输。
二进制协议的一个好处是，可以定义额外的帧。
HTTP/2
定义了近十种帧（详情可分析抓包文件），为将来的高级应用打好了基础。如果使用文本实现这种功能，解析数据将会变得非常麻烦，二进制解析则方便得多。
RFC7540:Frame Definitions
协议中定义的帧
2. 多路复用
HTTP/2
复用TCP连接，在一个连接里，客户端和浏览器都可以同时发送多个请求或回应，而且不用按照顺序一一对应，这样就避免了"队头堵塞"（见TCP/IP详解卷一）。
每个 Frame Header 都有一个 Stream ID
就是被用于实现该特性。每次请求/响应使用不同的 Stream ID。就像同一个 TCP
链接上的数据包通过 IP: PORT 来区分出数据包去往哪里一样。
rfc7540: HTTP2 Multiplexing中对Multiplexing的说明
Streams and Multiplexing
A "stream" is an independent, bidirectional sequence of frames
exchanged between the client and server within an HTTP/2 connection.
Streams have several important characteristics:
o A single HTTP/2 connection can contain multiple concurrently open
streams, with either endpoint interleaving frames from multiple
streams.
o Streams can be established and used unilaterally or shared by
either the client or server.
o Streams can be closed by either endpoint.
o The order in which frames are sent on a stream is significant.
Recipients process frames in the order they are received. In
particular, the order of HEADERS and DATA frames is semantically
significant.
o Streams are identified by an integer. Stream identifiers are
assigned to streams by the endpoint initiating the stream.
2. 多路复用
HTTP/2
复用TCP连接，在一个连接里，客户端和浏览器都可以同时发送多个请求或回应，而且不用按照顺序一一对应，这样就避免了”队头堵塞”（见TCP/IP详解卷一）。
每个 Frame Header 都有一个 Stream ID
就是被用于实现该特性。每次请求/响应使用不同的 Stream ID。就像同一个 TCP
链接上的数据包通过 IP: PORT 来区分出数据包去往哪里一样。
rfc7540: HTTP2 Multiplexing中对Multiplexing的说明
Streams and Multiplexing A "stream" is an independent, bidirectional sequence of frames exchanged between the client and server within an HTTP/2 connection. Streams have several important characteristics: o A single HTTP/2 connection can contain multiple concurrently open streams, with either endpoint interleaving frames from multiple streams. o Streams can be established and used unilaterally or shared by either the client or server. o Streams can be closed by either endpoint. o The order in which frames are sent on a stream is significant. Recipients process frames in the order they are received. In particular, the order of HEADERS and DATA frames is semantically significant. o Streams are identified by an integer. Stream identifiers are assigned to streams by the endpoint initiating the stream.
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Streams and Multiplexing
A "stream" is an independent, bidirectional sequence of frames
exchanged between the client and server within an HTTP/2 connection.
Streams have several important characteristics:
o A single HTTP/2 connection can contain multiple concurrently open
streams, with either endpoint interleaving frames from multiple
streams.
o Streams can be established and used unilaterally or shared by
either the client or server.
o Streams can be closed by either endpoint.
o The order in which frames are sent on a stream is significant.
Recipients process frames in the order they are received. In
particular, the order of HEADERS and DATA frames is semantically
significant.
o Streams are identified by an integer. Stream identifiers are
assigned to streams by the endpoint initiating the stream.
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3. 数据流
数据流发送到一半的时候，客户端和服务器都可以发送信号（RST_STREAM帧），取消这个数据流。1.1版取消数据流的唯一方法，就是关闭TCP连接。这就是说，HTTP/2 可以取消某一次请求，同时保证TCP连接还打开着，可以被其他请求使用。
3. 数据流
数据流发送到一半的时候，客户端和服务器都可以发送信号（RST_STREAM帧），取消这个数据流。1.1版取消数据流的唯一方法，就是关闭TCP连接。这就是说，HTTP/2 可以取消某一次请求，同时保证TCP连接还打开着，可以被其他请求使用。
4. 头信息压缩：
HTTP/2 对消息头采用
HPACK
进行压缩传输，能够节省消息头占用的网络的流量。而 HTTP/1.x
每次请求，都会携带大量冗余头信息，浪费了很多带宽资源。
HTTP2对http头建立索引表，相同的头只发送hash
table 的index, 同时还用了霍夫曼编码和传统的gzip压缩。
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