图解HTTP之基于HTTP的功能追加协议

1.基于HTTP的协议

在建立HTTP规范标准规范时,制定者主要想把HTTP当作传输HTML文档的协议。随着时代的额发展,Web的用途更具有多样化,网站所追求的功能可通过web脚本程序实现。但性能上却未必最优,这是由于HTTP协议上的限制以及自身性能有限,HTTP功能上的不足可通过创建一套全新的协议来弥补。可是目前基于HTTP的Web浏览器的使用环境已经遍布全球,因此无法抛弃HTTP,有一些新协议的规则是基于HTTP的,并在此基础上添加了新的功能。

2.消除HTTP瓶颈的SPDY

Google在2010年发布了SPDY,其开发目标旨在解决HTTP的性能瓶颈,缩短Web页面的加载时间(50%)
若想在现有Web实现所需的功能,以下HTTP标准就会成为瓶颈:
一条连接上只可发送一个请求
请求只能从客户端开始,客户端不可以接收除响应之外的指令
请求/响应首部未经压缩就发送。首部信息越多延迟越大
发送冗长的首部。每次互相发送相同的首部造成的消费较多
可任意选择数据压缩格式,非强制压缩发送
Ajax的解决方法:Ajax(Asynchronous JavaScript and XML,异步JavaScript与XML技术)是一种有效利用Javascript和Dom(Document Object Model,文档对象模型)的操作,以达到局部Web页面加载的异步通信手段。和以前的同步通信相比,由于它只更新一部分页面,响应中传输的数据量会因此而减少,这一优点显而易见。
Ajax的核心技术是名为XMLHttpRequest的API,通过Javascript脚本语言的调用就能和服务器进行HTTP通信。借由这种手段,就能从已加载完毕的Web页面上发起请求,只更新局部页面。
而利用Ajax实时地从服务器获取内容,有可能会导致大量请求发生,另外Ajax仍未解决HTTP协议本身存在的问题。
Comet的解决方法:一旦服务器有内容更新了,Comet不会让请求等待,而是直接给客户端返回响应。这是一种通过延时应答,模拟实现服务器向客户端推送的功能。通常,服务器端接收到请求,在处理完毕后就会立即返回响应,但为了实现推送功能,Comet会先将响应置于挂起状态,当服务器端有更新时,再返回响应。因此,服务器端一旦有更新,就可以立即反馈给客户。
内容上虽然可以做到实时更新,但为了保留响应,一次连接的持续时间也变长了。期间,为了维持连接会消耗更多的资源。另外,Comet也仍为解决HTTP协议本身的问题。
SPDY的目标:陆续出现的Ajax和Comet等提高易用性的技术,一定程度上使HTTP得到了改善,但HTTP协议本身的限制也令人有些束手无策。为了进行根本上的改善,需要有一些协议层面的改动。处于持续开发状态中的SPDY协议,正是为了在协议级别消除HTTP所遭遇的瓶颈。
SPDY没有完全改写HTTP协议,而是TCP/IP的应用层与运输层之间增加新的会话层的形式运作。同时,考虑到安全性问题,SPDY规定通信中使用SSL。SPDY以会话层的形式加入,控制对数据的流动,但还是采用HTTP建立通信。因此,可照常使用HTTP的GET和POST等方法、Cookie以及HTTP报文等。
使用SPDY后,HTTP协议获得以下功能:
多路复用流:通过单一的TCP连接,可以无限制处理多个HTTP请求。所有请求的处理都在一条TCP连接上完成,因此TCP的处理效率得到提高
赋予请求优先级:SPDY不仅可以无限制地并发处理请求,还可以给请求逐个分配优先级顺序,这样主要是为了在发送多个请求时,解决因带宽低而导致响应变慢的问题。
压缩HTTP首部:压缩HTTP请求和响应的首部。这样一来,通信产生的数据包数量和发送的字节数就更少了。
推送功能:支持服务器主动向客户端推送数据的功能。这样,服务器可直接发送数据,而不必等待客户端的请求。
服务器提示功能:服务器可以主动提示客户端请求所需的资源。由于在客户端发现资源之前就可以获知资源的存在,因此在资源已缓存等情况下,可以避免发送不必要的请求。
SPDY消除Web瓶颈了吗?
希望使用SPDY时,Web的内容端不必做什么特别改动,而Web浏览器及Web服务器都要为对应SPDY做出一定程度上的改动。把该技术导入实际的Web网站却进展不佳,因为SPDY基本上只能将单个域名的通信多路复用,所以当一个Web网站上使用多个域名下的资源,改善效果就会受到限制。SPDY的确是一种可有效消除HTTP瓶颈的技术,但很多Web网站存在的问题并非仅仅由HTTP瓶颈所导致。对Web本身的速度提升,还应该从其他可细致钻研的地方入手,比如改善Web内容的编写方式等。

3.使用浏览器进行全双工通信的WebSocket

利用Ajax和Comet技术进行通信可以提神Web的浏览速度。但问题在于通信若使用HTTP协议,就无法彻底解决瓶颈问题。WebSocket网络技术正是为了解决这些问题而实现的一套新协议及API
WebSocket的设计与功能
WebSocket,即Web浏览器与Web服务器之间全双工通信标准。其中,WebSocket协议由IETF定为标准,WebSocket API由W3C定位标准。仍在开发中的WebSocket技术主要是为了解决Ajax和Comet里XMLHttpRequest附带的缺陷所引起的问题。
WebSocket协议
由于是建立子啊HTTP基础上的协议,因此连接的发起方仍是客户端,而一旦确立WebSocket通信连接,不论是客户端还是服务器,任意一方都可直接向对方发送报文。WebSocket的主要特点如下:
推送功能
支持由服务器向客户端推送数据的推送功能。这样,服务器可直接发送数据,而不必等待客户端的请求。
减少通信量
只要建立起WebSocket连接,就希望移植保持连接状态,和HTTP相比,不但每次连接时的总开销减少,而且由于WebSocket的首部信息很少,通信量也相应减少,为了实现WebSocket通信,在HTTP连接建立之后,需要完成一次“握手”的步骤。

4.Web服务器管理文件的WebDAV

WebDAV(Web-based Distributed Authoring and Versioning,基于万维网的分布式创作和版本控制)是一个可对Web服务器上的内容直接进行文件复制、编辑等操作的分布式文件系统。除了创建、删除,还具备文件创建者管理、文件编辑过程中禁止其他用户内容覆盖的加锁功能,以及对文件内容修改的版本控制功能。

5.期盼已久的HTTP/2.0

HTTP/2.0的特点
二进制传输:
HTTP2.0中所有加强性能的核心是二进制传输,在HTTP1.x中,我们是通过文本的方式传输数据。基于文本的方式传输数据存在很多缺陷,文本的表现形式有多样性,因此要做到健壮性考虑的场景必然有很多,但是二进制不同,只有0和1的组合,因此选择了二进制传输,实现方便且健壮。为了保证HTTP不受影响,那就需要在应用层(HTTP2.0)和传输层(TCP/UDP)之间增加一个二进制分帧层。在二进制分帧层上,HTTP2.0会将所有传输的信息分为更小的消息和帧,并赐啊用二进制分帧层。在二进制分帧层上,HTTP2.0会将所有传输的信息分为更小的消息和帧,并采用二进制格式编码,其中HTTP1.x的首部信息会被封装到Headers帧,而Request Body则封装到Data帧。
多路复用:
HTTP2.0中,有两个概念非常重要:帧(frame)和流(stream),帧是最小的数据单位,每个帧会标识出属于哪个流,流是多个帧组成的数据流。所谓多路复用,即在一个TCP连接中存在多个流,即可以发送多个请求,对端可以通过帧中的表示知道该帧属于哪个请求。在客户端,这些帧乱序发送,到对端后在根据每个帧的首部的流标识符重新组装。通过该技术,可以避免HTTP旧版本的队头阻塞问题,极大提高传输性能。
Header压缩
HTTP2.0中使用HPACK压缩格式对传输的header进行编码,减少了header的大小。并在两端维护了索引表,用于记录出现过的header,后面在传输的过程中就可以传输已经记录过的header的键名,对端收到数据后就可以通过键名找到相应的值。
推送
在HTTP2.0中,服务端可以在客户端某个请求后,主动推送其他资源
安全
HTTP2.0中,使用了tls的拓展ALPN做为协议升级,除此之外,HTTP2.0对tls的安全性做了进一步的加强,通过黑名单机制禁用了几百种不再安全的加密算法。

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