本文介绍HTTP协议的历史演变和设计思路，而下一遍文章关于HTTPS
摘要
- HTTP/0.9
- HTTP/1.0
- HTTP/1.1
- SPDY 协议
- HTTP/2
HTTP是基于TCP/IP协议的应用层协议。它不设计数据包（packet）传输，主要规定了客户端和服务器之间的通信格式，默认使用80端口
image.png
一、HTTP/0.9
最早版本是1991年发布的0.9版。该版本及其简单，只有一个命令GET
GET /index.html
上面命令表示，TCP连接（connection）建立后,客户端向服务器请求（request）网页index.html
协议规定，服务器只能回应HTML格式的字符串，不能回应别的格式
<html>
<body>Hello World</body>
</html>
服务器发送完毕，就关闭TCP连接
二、HTTP/1.0
2. 1简介
1996年，HTTP/1.0版本发布，内容大大增加
首先任何格式的内容都可以发送。这使得互联网不仅可以传输文字，还能传输图像、视频、二进制文件。这为互联网的大发展奠定了基础
其次，除了GET命令，还引入了POST命令和HEAD命令，丰富了浏览器和服务器的互动手段
再次，HTTP请求和回应的格式也变了。除了数据部分，每次通信都必须头信息（HTTP header）,用来描述一些元数据
其他的新增功能还包括状态码（status code）、多字符集支持、多部分发送（multi-part type）、权限（authorization）、缓存（cache）、内容编码（content ）等
2.2 请求格式
下面是一个1.0版的HTTP请求的例子
GET / HTTP/1.0
User-Agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_10_5)
Accept: */*
可以看到，这个格式与0.9版有很大变化
第一行是请求命令，必须在尾部添加协议版本（HTTP/1.0）。后面是多行头信息，描述客户端的情况
2.3 回应格式
服务器的回应如下
HTTP/1.0 200 OK
Content-Type: text/plain
Content-Length: 137582
Expires: Thu, 05 Dec 1997 16:00:00 GMT
Last-Modified: Wed, 5 August 1996 15:55:28 GMT
Server: Apache 0.84
<html>
<body>Hello World</body>
</html
回应的格式是“头信息 + 一个空行 + 数据”。其中，第一行是“协议版本 + 状态码（status code） + 状态描述”
2.4 Content-Type字段
Content-Type服务器回应的时候（response），必须告诉客户端，数据是什么格式
下面是常见的Content-Type字段的值
text/plain
text/html
text/css
image/jpeg
image/png
image/svg+xml
audio/mp4
video/mp4
application/javascript
application/pdf
application/zip
application/atom+xml
这些数据类型总称为MIME type，每个值包括一级类型和二级类型，之间通斜杠分割。就像Win文件的后缀名一样，MIME 让人和浏览器知道这是什么文件，改作什么处理
MIME type还可以在尾部使用分号，添加参数。
Content-Type: text/html; charset=utf-8
上面的类型表明，发送的是网页，而且编码啊是UTF-8
客户端请求的时候，可以使用Accept字段声明自己可以接受那些数据格式
Accept:*/*
上面代码中，客户端声明自己可以接受任何格式的数据
MIME type不仅用在HTTP协议，还可以同在其他地方，比如HTML网页
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8" />
<!-- 等同于 -->
<meta charset="utf-8" />
2.5 Content-Encoding字段
Content-Encoding字段说明数据的压缩方法.由于发送的数据可以是任何格式，因此可以把数据压缩后在发送。
Content-Encoding: gzip
Content-Encoding: compress
Content-Encoding: deflate
客户端在请求时，通Accept-Encoding字段说明自己可以接受那些压缩方法
Accept-Encoding: gzip, deflate
2.6 缺点
HTTP/1.0 版的主要缺点是，每个TCP连接只能发送一个请求。发送数据完毕，连接就关闭，如果还要请求其他资源，就必须再新建一个连接
TCP连接的新建成本很高，因为需要客户端和服务器三次握手，并且开始时发送 速率较慢（slow start）。所以。HTTP/1.0版本的性能比较差。随着网页加载的外部资源越来越多，这个问题就愈发突出了
为了解决这个问题，有些浏览器在请求时，用了一个非标准的Connection字段
Connection: keep-alive
这个字段要求服务器就不要关闭TCP连接，以便其他请求复用。服务器同样回应这个字段
Connection: keep-alive
一个可以复用的TCP连接就建立了，知道客户端或服务器主动关闭连接。但是，这不是标准字段，不同实现的行为可能不一致，因此不是根本的解决方法
三、HTTP/1.1
1997年1月，HTTP/1.1斑斑发布，只比1.0版晚了半年。它进一步完善了HTTP协议，一直用到了21多年后的今天，知道现在还是最流行的版本
3.1持久连接（persistent connection）
最大的变化，就是引入了持久连接,即TCP连接默认不关闭，可以被多个请求复用，不用声明Connection: keep-alive
客户端和服务器发现对方一段时间没有活动，就可以主动关闭连接。不过，规范的做法是，客户端最后一个请求时，发送Connection: close，明确要求服务器关闭TCP连接
Connection: close
目前，对于同一个域名，大多数浏览器允许同时建立6个持久连接
3.2 管道机制（pipelining）
1.1版还引入了管道机制，即在同一个TCP连接里面，客户端可以同时发送多个请求。这样就进一步改进了HTTP协议的效率
距离来说，客户端需要请求两个资源。以前的做法是，同一个TCP连接里面，先发送A请求，然后等待服务器做出回应，收到后在发出B请求。管道机制允许浏览器同时发出A请求和B请求，但是服务器还是按照顺序，先回应A请求，完成后再回应B请求。
3.3 Content-Length字段
Content-Length声明本次回应的数据长度。现在一个TCP连接可以传送多个回应，势必要有一种机制，区分数据包是属于哪一个回应的。
Content-Length: 3495
上面的代码告诉浏览器，本次回应的长度是3495个字节，后面的字节就属于下一个回应了
在1.0版本中，Content-Length字段不是必须要的，因为浏览器发现服务器关闭了TCP连接，就表明收到的数据包已经全的
3.4 分块传输编码
使用Content-Length字段的前提条件是，服务器发送回应之前，必须知道回应的数据长度
对于一些耗时的动态操作来说，这意味着，服务器要等到所有的操作完成，才能发送数据，显然这样的效率不高。
更好的处理方式是：产生一块数据，就发送一块，采用“流模式”(stream)取代“缓存模式”(buffer)
因此，1.1版本可以不使用Content-Length字段，而是用"分块传输编码"（chunked transfer encoding）。只要请求或回应的头信息有Transfer-Encoding字段，就表明回应将由数量未定的数据块组成
Transfer-Encoding: chunked
每个非空的数据块之前，会有一个16进制的数值，表示这个块的长度。最后是一个大小为0的块，就表示本次回应的数据发送完了。下面就是一个例子
HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: text/plain
Transfer-Encoding: chunked
25
This is the data in the first chunk
1C
and this is the second one
3
con
8
sequence
0
3.5 其他功能
1.1版还新增了许多动词方法：PUT、PATCH、HEAD、 OPTIONS、DELETE。
另外，客户端请求的头信息新增了HOST字段，同来制定服务器的域名
Host: www.example.com
有了Host字段，就可以将请求发往同一台服务器上的不同网站，为虚拟主机的兴起打下了基础。
3.6 缺点
虽然1.1版本允许复用TCP连接，但是同一个TCP连接里面，所有的数据通信是按次序进行。服务器只有处理完一个回应，才会进行下一个回应。要是前面的回应特别慢，后面就会有许多请求排队等着。这称为"队头堵塞"（Head-of-line blocking）。
为了避免这个问题，只有两种方法：
一是减少HTTP请求数，二是同时多开TCP持久连接。这引出了很多的网页优化技巧，比如合并脚本和样式表、将图片嵌入CSS代码
域名分片（domain sharding）等等。如果HTTP协议设计得更好一些，这些额外的工作是可以避免的。
四、SPDY协议
2009年，谷歌公开了自行研发的SPDY协议，主要解决HTTP/1.1效率不高的问题
这个协议在Chrome浏览器上证明可行以后，就被当作 HTTP/2 的基础，主要特性都在 HTTP/2 之中得到继承。
五、HTTP/2
2015年，HTTP/2 发布。它不叫 HTTP/2.0，是因为标准委员会不打算再发布子版本了，下一个新版本将是 HTTP/3。
5.1二进制协议
HTTP/1.1 版的头信息肯定是文本（ASCII编码），数据体可以是文本，也可以是二进制。HTTP/2 则是一个彻底的二进制协议，头信息和数据体都是二进制，并且统称为"帧"（frame）：头信息帧和数据帧。
5.2多工
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和回应，而且不同按顺序意义都赢，这样就避免了“队头堵塞”
举例来说，在一个TCP连接里面，服务器同时接受了A请求和B请求，于是先回应A请求，解结果返现处理过程非常耗时时，于是就发送A请求已经处理好的部分，接着回应Ｂ请求，完成后，在发送Ａ请求剩下的部分
这样双向的、实时的通信，就叫做多工
5.3数据流
因为HTTP/2的数据包是不按顺序发送的，同一个连接里面连续的数据包，可能属于不同的回应。因此，必须对数据包做标记，指出它属于那个回应
HTTP/2将每个请求或回应的所有数据包，称为一个数据流(stream)。每个数据流都有一个第一无二的编号。数据发送的时候，都必须标记数据流ID，用来区分它属于那个数据流。另外还规定，客户端发出的数据流，ID一律为奇数，服务器发出的，ID为偶数
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。
客户端还可以指定数据流的优先级。优先级越高，服务器就会越早回应。
5.4头信息压缩
HTTP是无状态协议，每次请求都必须附上所有信息。所以，请求的很多字段都是重复的，比如cookie和User Agent，一模一样的美容，每次请求都必须附带，这会浪费很多贷款，也影响速度
HTTP/2对这一点做了优化，引入了头信息压缩机制（header compression）。一方面，头信息使用gzip或compress压缩后再发送；另一方面，客户端和服务端同时维护一张头信息表，所有字段都会存入这个表，生成一个索引红啊，以后就不发送同样的字段了，只发送索引号，这样就提高速度了
5.5服务器推送
HTTP/2允许服务器未经请求，主动向客户端发送资源，这叫做服务器推送（server push）
常见场景是客户端请求一个网页，这个网页里面很多静态资源。正常情况下，客户端必须收到网页后，解析HTML源码，发现有静态资源，再发出静态资源请求。其实，服务器可以预期到客户端请求网页后，很可能会再请求静态资源，所以就主动把这些静态资源随着网页一起发给客户端了
总结
- HTTP/0.9 客户端只能发送get请求，服务端只能响应HTML文件
- HTTP/1.0 多了POST和HEAD请求，头信息多了
Content-type、Content-Encoding等有用的字段，明显的缺点是一次TCP连接只能发送一次请求 - HTTP/1.1 持久连接、管道机制、 Content-Length字段、分块传输编码、HOST字段、多个请求方法，明显的缺点是“队头阻塞”
- HTTP/2 二进制协议、多工通信、数据流、头信息压缩、服务器推送
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