一、HTTP協(xié)議的今生來世

最近在看博客的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)有的面試題已經(jīng)考HTTP/2了，于是我就順著去了解一下。

到現(xiàn)在為止，HTTP協(xié)議已經(jīng)有三個(gè)版本了：

• HTTP1.0
• HTTP1.1
• HTTP/2

下面就簡單聊聊他們?nèi)�者的區(qū)別，以及整理一些必要的額外知識(shí)點(diǎn)。

1.1 HTTP版本之間的區(qū)別

1.1.1 HTTP1.0和HTTP1.1區(qū)別 

HTTP1.0和HTTP1.1最主要的區(qū)別就是：

• HTTP1.1默認(rèn)是持久化連接！

在HTTP1.0默認(rèn)是短連接：

簡單來說就是：每次與服務(wù)器交互，都需要新開一個(gè)連接！

試想一下：請求一張圖片，新開一個(gè)連接，請求一個(gè)CSS文件，新開一個(gè)連接，請求一個(gè)JS文件，新開一個(gè)連接。HTTP協(xié)議是基于TCP的，TCP每次都要經(jīng)過三次握手，四次揮手，慢啟動(dòng)...這都需要去消耗我們非常多的資源的！

在HTTP1.1中默認(rèn)就使用持久化連接來解決：建立一次連接，多次請求均由這個(gè)連接完成！(如果阻塞了，還是會(huì)開新的TCP連接的)

相對于持久化連接還有另外比較重要的改動(dòng)：

• HTTP 1.1增加host字段
• HTTP 1.1中引入了Chunked transfer-coding，范圍請求，實(shí)現(xiàn)斷點(diǎn)續(xù)傳(實(shí)際上就是利用HTTP消息頭使用分塊傳輸編碼，將實(shí)體主體分塊傳輸)
• HTTP 1.1管線化(pipelining)理論，客戶端可以同時(shí)發(fā)出多個(gè)HTTP請求，而不用一個(gè)個(gè)等待響應(yīng)之后再請求
  •     注意：這個(gè)pipelining僅僅是限于理論場景下，大部分桌面瀏覽器仍然會(huì)選擇默認(rèn)關(guān)閉HTTP pipelining！
  •     所以現(xiàn)在使用HTTP1.1協(xié)議的應(yīng)用，都是有可能會(huì)開多個(gè)TCP連接的！

1.1.2 HTTP2基礎(chǔ)

在說HTTP2之前，不如先直觀比較一下HTTP2和HTTP1.1的區(qū)別：

上面也已經(jīng)說了，HTTP 1.1提出了管線化(pipelining)理論，但是僅僅是限于理論的階段上，這個(gè)功能默認(rèn)還是關(guān)閉了的。

管線化(pipelining)和非管線化的區(qū)別：

HTTP Pipelining其實(shí)是把多個(gè)HTTP請求放到一個(gè)TCP連接中一一發(fā)送，而在發(fā)送過程中不需要等待服務(wù)器對前一個(gè)請求的響應(yīng)；只不過，客戶端還是要按照發(fā)送請求的順序來接收響應(yīng)！

就像在超市收銀臺(tái)或者銀行柜臺(tái)排隊(duì)時(shí)一樣，你并不知道前面的顧客是干脆利索的還是會(huì)跟收銀員/柜員磨蹭到世界末日（不管怎么說，服務(wù)器（即收銀員/柜員）是要按照順序處理請求的，如果前一個(gè)請求非常耗時(shí)（顧客磨蹭），那么后續(xù)請求都會(huì)受到影響。

• 在HTTP1.0中，發(fā)送一次請求時(shí)，需要等待服務(wù)端響應(yīng)了才可以繼續(xù)發(fā)送請求。
• 在HTTP1.1中，發(fā)送一次請求時(shí)，不需要等待服務(wù)端響應(yīng)了就可以發(fā)送請求了，但是回送數(shù)據(jù)給客戶端的時(shí)候，客戶端還是需要按照響應(yīng)的順序來一一接收
• 所以說，無論是HTTP1.0還是HTTP1.1提出了Pipelining理論，還是會(huì)出現(xiàn)阻塞的情況。從專業(yè)的名詞上說這種情況，叫做線頭阻塞（Head of line blocking）簡稱：HOLB

1.1.3 HTTP1.1和HTTP2區(qū)別

HTTP2與HTTP1.1最重要的區(qū)別就是解決了線頭阻塞的問題！其中最重要的改動(dòng)是：多路復(fù)用 (Multiplexing)

• 多路復(fù)用意味著線頭阻塞將不在是一個(gè)問題，允許同時(shí)通過單一的 HTTP/2 連接發(fā)起多重的請求-響應(yīng)消息，合并多個(gè)請求為一個(gè)的優(yōu)化將不再適用。
  • (我們知道：HTTP1.1中的Pipelining是沒有付諸于實(shí)際的)，之前為了減少HTTP請求，有很多操作將多個(gè)請求合并，比如：Spriting(多個(gè)圖片合成一個(gè)圖片)，內(nèi)聯(lián)Inlining(將圖片的原始數(shù)據(jù)嵌入在CSS文件里面的URL里），拼接Concatenation(一個(gè)請求就將其下載完多個(gè)JS文件)，分片Sharding(將請求分配到各個(gè)主機(jī)上)......

使用了HTTP2可能是這樣子的：

HTTP2所有性能增強(qiáng)的核心在于新的二進(jìn)制分幀層(不再以文本格式來傳輸了)，它定義了如何封裝http消息并在客戶端與服務(wù)器之間傳輸。

看上去協(xié)議的格式和HTTP1.x完全不同了，實(shí)際上HTTP2并沒有改變HTTP1.x的語義，只是把原來HTTP1.x的header和body部分用frame重新封裝了一層而已

HTTP2連接上傳輸?shù)拿總�(gè)幀都關(guān)聯(lián)到一個(gè)“流”。流是一個(gè)獨(dú)立的，雙向的幀序列可以通過一個(gè)HTTP2的連接在服務(wù)端與客戶端之間不斷的交換數(shù)據(jù)。

實(shí)際上運(yùn)輸時(shí)：

HTTP2還有一些比較重要的改動(dòng)：

• 使用HPACK對HTTP/2頭部壓縮
• 服務(wù)器推送
• 流量控制
  
  • 針對傳輸中的流進(jìn)行控制(TCP默認(rèn)的粒度是針對連接)
• 流優(yōu)先級(jí)（Stream Priority）它被用來告訴對端哪個(gè)流更重要。

1.2 HTTP2總結(jié)

HTTP1.1新改動(dòng)：

• 持久連接
• 請求管道化
• 增加緩存處理（新的字段如cache-control）
• 增加Host字段、支持?jǐn)帱c(diǎn)傳輸?shù)?/li>

HTTP2新改動(dòng)：

• 二進(jìn)制分幀
• 多路復(fù)用
• 頭部壓縮
• 服務(wù)器推送

1.3 HTTPS再次回顧

之前在面試的時(shí)候被問到了HTTPS，SSL這樣的知識(shí)點(diǎn)，也沒答上來，這里也簡單整理一下。

首先還是來解釋一下基礎(chǔ)的東東：

• 對稱加密：
  • 加密和解密都是用同一個(gè)密鑰
• 非對稱加密：
  • 加密用公開的密鑰，解密用私鑰
  •  (私鑰只有自己知道，公開的密鑰大家都知道)
• 數(shù)字簽名：
  •  驗(yàn)證傳輸?shù)膬?nèi)容是對方發(fā)送的數(shù)據(jù)
  • 發(fā)送的數(shù)據(jù)沒有被篡改過
• 數(shù)字證書（Certificate Authority）簡稱CA
  • 認(rèn)證機(jī)構(gòu)證明是真實(shí)的服務(wù)器發(fā)送的數(shù)據(jù)。

3y的通訊之路：

• 遠(yuǎn)古時(shí)代：3y和女朋友聊天傳輸數(shù)據(jù)之間沒有任何的加密，直接傳輸
  • 內(nèi)容被看得一清二楚，毫無隱私可言
• 上古時(shí)期：使用對稱加密的方式來保證傳輸?shù)臄?shù)據(jù)只有兩個(gè)人知道
  • 此時(shí)有個(gè)問題：密鑰不能通過網(wǎng)絡(luò)傳輸(因?yàn)闆]有加密之前，都是不安全的)，所以3y和女朋友先約見面一次，告訴對方密碼是多少，再對話聊天。
• 中古時(shí)期：3y不單單要跟女朋友聊天，還要跟爸媽聊天的哇(同樣不想泄漏了自己的通訊信息)。那有那么多人，難道每一次都要約來見面一次嗎？(說明維護(hù)多個(gè)對稱密鑰是麻煩的！)--->所以用到了非對稱加密
  • 3y自己保留一份密碼，獨(dú)一無二的(私鑰)。告訴3y女朋友，爸媽一份密碼(這份密碼是公開的，誰都可以拿--->公鑰)。讓他們給我發(fā)消息之前，先用那份我告訴他們的密碼加密一下，再發(fā)送給我。我收到信息之后，用自己獨(dú)一無二的私鑰解密就可以了！
• 近代：此時(shí)又出現(xiàn)一個(gè)問題：雖然別人不知道私鑰是什么，拿不到你原始傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，但是可以拿到加密后的數(shù)據(jù)，他們可以改掉某部分的數(shù)據(jù)再發(fā)送給服務(wù)器，這樣服務(wù)器拿到的數(shù)據(jù)就不是完整的了。
  • 3y女朋友給3y發(fā)了一條信息”3y我喜歡你“，然后用3y給的公鑰加密，發(fā)給3y了。此時(shí)不懷好意的人截取到這條加密的信息，他破解不了原信息。但是他可以修改加密后的數(shù)據(jù)再傳給3y。可能3y拿到收到的數(shù)據(jù)就是”3y你今晚跪鍵盤吧“
• 現(xiàn)代：拿到的數(shù)據(jù)可能被篡改了，我們可以使用數(shù)字簽名來解決被篡改的問題。數(shù)字簽名其實(shí)也可以看做是非對稱加密的手段一種，具體是這樣的：得到原信息hash值，用私鑰對hash值加密，另一端用公鑰解密，最后比對hash值是否變了。如果變了就說明被篡改了。(一端用私鑰加密，另一端用公鑰解密，也確保了來源)

• 目前現(xiàn)在：好像使用了數(shù)字簽名就萬無一失了，其實(shí)還有問題。我們使用非對稱加密的時(shí)候，是使用公鑰進(jìn)行加密的。如果公鑰被偽造了，后面的數(shù)字簽名其實(shí)就毫無意義了。講到底：還是可能會(huì)被中間人攻擊~此時(shí)我們就有了CA認(rèn)證機(jī)構(gòu)來確認(rèn)公鑰的真實(shí)性！

回到我們的HTTPS，HTTPS其實(shí)就是在HTTP協(xié)議下多加了一層SSL協(xié)議(ps:現(xiàn)在都用TLS協(xié)議了)

HTTPS采用的是混合方式加密：

過程是這樣子的：

 

• 用戶向web服務(wù)器發(fā)起一個(gè)安全連接的請求
• 服務(wù)器返回經(jīng)過CA認(rèn)證的數(shù)字證書，證書里面包含了服務(wù)器的public key(公鑰)
• 用戶拿到數(shù)字證書，用自己瀏覽器內(nèi)置的CA證書解密得到服務(wù)器的public key
• 用戶用服務(wù)器的public key加密一個(gè)用于接下來的對稱加密算法的密鑰，傳給web服務(wù)器
  • 因?yàn)橹挥蟹��?wù)器有private key可以解密，所以不用擔(dān)心中間人攔截這個(gè)加密的密鑰

  服務(wù)器拿到這個(gè)加密的密鑰，解密獲取密鑰，再使用對稱加密算法，和用戶完成接下來的網(wǎng)絡(luò)通信

所以相比HTTP，HTTPS 傳輸更加安全

  （1） 所有信息都是加密傳播，黑客無法竊聽。

  （2） 具有校驗(yàn)機(jī)制，一旦被篡改，通信雙方會(huì)立刻發(fā)現(xiàn)。

  （3） 配備身份證書，防止身份被冒充。

二、總結(jié)

我只是在學(xué)習(xí)的過程中，把自己遇到的問題寫出來，整理出來，希望可以對大家有幫助。如果文章有錯(cuò)的地方，希望大家可以在評(píng)論區(qū)指正，一起學(xué)習(xí)交流~

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