HTTP 协议规定了客户端和服务器直接通信的规范，在网络模型中属于应用层，与开发者直接打交道，它本身也是基于 TCP 和 IP 协议来获取请求和响应，默认 HTTP 使用 TCP 的 80 端口，HTTPS 使用 443 端口。

HTTP 协议发展至今，已经经历过好几个版本。

1. HTTP/0.9

HTTP 1991 年发布的版本称为 HTTP/0.9，是一个很简单的协议，只有一个 GET 方法，不支持多媒体内容的 MIME 类型、各种 HTTP 首部，或者版本号。该协议定义的初衷是为了获取简单的 HTML 对象。

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GET /index.html

服务端返回的响应内容格式

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(response body)
(connection closed)

它很快就被 HTTP/1.0 取代了。

2. HTTP/1.0

1996，HTTP1.0 大大改进了之前的协议版本，并得到广泛使用。

HTTP/0.9 只有 GET 方法，并且响应只能是 HTML，而 1.0 增加了更多的方法，比如 POST、HEAD；响应内容可以是图片视频文本或者其它类型。

1.0 的请求和响应都增加了版本号，头部信息，响应内容有状态码，引入字符集，授权认证，缓存，内容编码等。

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GET / HTTP/1.0
Host:baidu.cn
User-Agent:Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_13_2)
Accept:*/*
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HTTP/1.0 200 OK
Content-Type:text/plain
Content-Length:123582
Expires:Wed, 17 Jan 2018 14:37:52 GMT
Server:tengine

(response body)
(connection closed)

HTTP 1.0 一个主要的缺点就是，一个连接只能有一个请求，即每次请求都会重新建立一个 TCP 连接，TCP 建立连接需要三次握手，加上慢启动的特性，这将是很耗资源和性能的一个步骤，于是有些 HTTP 1.0 的实现版本，在请求头中添加了一个 Connection:keep-alive的标记，但是并没有被广泛支持。

因为 HTTP 1.0 的无连接，使得它也是一种无状态的协议。服务端没法维护客户端的信息，致使每个请求都得额外的去携带一些必要的信息，在连接很多的情况下，造成很多带宽的压力。

3. HTTP/1.1

1999 年，HTTP 1.1 发布了，相比 1.0，同样改进很大，也是现在用的最为广泛的一个版本。

3.1 持久连接

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Connection: Keep-Alive 
Keep-Alive: max=5, timeout=120

HTTP 1.1 建立连接后，默认不会被断开，它允许多个有序的请求，客户端如果想要关闭连接，可以在最后一个请求的请求头中，加上 Connection:close来安全关闭这个连接。或者连接闲置达到指定时间，也可以自动断开连接。

3.2 管道机制

HTTP 1.1 引入了管道机制，即在一个连接上，客户端请求时不需要等待服务器响应后，才去发送下一个请求，客户端可以连续发送几个请求，服务端按照接受请求的顺序，依次把响应返回回来。

这里有一个问题，即客户端如何区分哪里是第一个响应的内容，哪里是下一个响应的内容呢？HTTP 1.1 为此添加了 Content-Length首部，用它来标记响应内容的结束位置，以及下一个响应内容的开始位置。

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Content-Length:1234

3.3 分块传输

使用 Content-Length 字段，前提是服务端必需要知道返回数据的长度，对于一些耗时的数据操作，服务端如果等所有操作都做完，才返回数据，效率非常不高，为此，采用了一种分块传输的处理方法，即产生一块数据，就发送一块。

具体的形式是，在响应头部返回 Transfer-Encoding 字段，表明数据是有未定的数据块组成。

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Transfer-Encoding:chunked

每一个分块，都添加一个 Content-Length，当所有的数据块都传输完成时，范湖一个空的 chunked，Content-Length 设为 0，来表示传输完成。

3.4 其它功能

  • 新增 HTTP 方法，包括 PUT，PATCH，OPTIONS，DELETE。
  • HTTP 1.0 的 Header 中，Host 字段不是必需的，而 HTTP 1.1 必需。
  • 客户端 cookies
  • 摘要和代理认证
  • …

3.5 缺点

HTTP 1. 1 虽然可以持久连接，并引入了管道机制，但核心还是得按照顺序处理请求，返回响应内容。只有处理完一个回应，才会处理下一个回应，所以，如果第一个回应处理特别慢，那么后面的只能等待，这就是「对头堵塞」（Head-of-line blocking）。

开发者对这个问题，也提供了一些解决思路：

  • 减少请求：网页的样式和脚本合并，图片嵌入 css 中
  • 多开持久连接：域名分片

4. SPDY

2009年，谷歌宣布了自行研发的 SPDY 协议，主要解决传输速度和网络安全的问题。通过减少 HTTP 1.1 响应阻塞延时，来提高传输速度和性能。

SPDY 协议的特性包括复用，压缩，优先级，安全等。2015 年，Google 决定将 SPDY 合并到 HTTP 标准中，并命名为 HTTP / 2。

5. HTTP/2

HTTP/2 的特性是低延时传输，相比 HTTP 1. 1，主要在二进制协议，多路复用，头信息压缩，推送，请求优先级，安全等方面做了处理。

5.1 二进制协议

HTTP/2 将数据分成一个一个的帧，头帧存储元数据，数据帧存放数据，以及一些其他的帧。HTTP 1.1 的头信息是文本（ASCII 编码），数据体可以是文本，也可以是二进制，而 HTTP/2 是一个彻底的二进制协议。

每个请求和响应，都有一个唯一的数据流 id，并且流数据都被划分为帧（二进制数据），每个帧都有这个唯一的流 id ，请求的流 id 为奇数，响应的流 id 为偶数。

5.2 多路复用

基于二进制协议，TCP 连接打开的时候，所有的数据流都可以传输，而不必打开额外的连接，并且因为有流 id 作为标记，多个响应数据不必要等待就可以直接传回来，解决了 HTTP 1.1 队头阻塞的问题。

5.3 头部压缩

当我们不断地从同一个客户端访问服务器时，有很多重复的数据比如 cookie 数据，会在请求头上反复发送，增加带宽的使用以及延迟。为了解决这个问题，HTTP/2 引入了头压缩。

头信息不是以 gzip 或 compress 等格式进行压缩，而是使用霍夫曼编码对文本值进行编码，所有头信息都会放在一张表里面，由客户端和服务器共同维护，随后的请求中省略任何重复的标题，使用一个索引号，服务端根据索引号从维护的表中引用它们。

5.4 推送

服务器推送是HTTP / 2的另一个巨大功能，服务器知道客户端将要请求某个资源，可以将客户端推送到客户端，甚至不需要客户端询问它。

比如一个网页请求，里面有图片资源，脚本资源，现在服务端返回资源时，发现网页请求里面还有其他资源请求，就主动把其他请求的响应也返回回去了，减少了很多请求。

5.5 请求优先级

客户端可以在请求头里添加一个优先级的信息来为流分配优先级。

如果流没有任何优先级信息，服务器则异步处理请求，即没有任何顺序。如果流有优先级，那么根据这个优先级信息，服务器决定需要给多少资源来处理哪个请求。

5.6 安全

对于 HTTP/2 的安全性（通过TLS）是否强制进行了广泛的讨论。最后，决定不强制执行。但是，大多数供应商表示，只有在通过 TLS 使用 HTTP/2 时才会支持。所以，尽管 HTTP/2 不需要按规格加密，但是它默认情况下已经成为强制，通过 TLS 实现的 HTTP/2 必须使用 TLS 1.2 版或更高版本，必须具有一定的最小密钥级别，需要临时密钥等。

参考

HTTP 协议入门

Journey to HTTP/2