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【笔记整理】http协议浅析（二）

waltr / 542人阅读

摘要：作者杨志晓的版本建立在协议之上。网络上的大多数网站都是基于协议，而可以支持多线程的连接请求，通过这个操作可以减少载入网页的时间。它可以防止重放攻击，并确认初始数据交换的完整性。

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：
2_1.jpg

b.每次与服务器交互，都需要新开一个连接！

2_2.jpg

c.抓包分析：

demo：4张图片+html总共5个请求

2_3.jpg

2_4.jpg

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

2_5.jpg

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)

2_6.jpg

5个请求发起一条tcp连接

2_7.jpg

d.图片增加后抓包如下（开启keep-alive）：

2_8.jpg

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：
2_9.jpg

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)

2_11.jpg

HTTPS = HTTP over TLS.

b.抓包分析：

ClientHello
2_12.jpg

Version: 协议版本（protocol version）指示客户端支持的最佳协议版本

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。

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。

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

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

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：
2_14.jpg

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。
2_15.jpg

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
2_16.jpg

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
2_17.jpg

h.问题一：body分了许多个strem，怎么确定完结？

抓包分析：
2_18.jpg

2_19.jpg

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：
2_21.jpg

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：
2_22.jpg

观察http2的浏览器网络请求加载图如下：
2_23.jpg

附课堂板书：

2_24.jpg

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