HTTP/2特性概览

首发公众号：码农架构

兼容 HTTP/1

保持功能上的兼容，所以 HTTP/2 把 HTTP 分解成了“语义”和“语法”两个部分:

语义

“语义”层不做改动，与 HTTP/1 完全一致（即 RFC7231）。比如请求方法、URI、状态码、头字段等概念都保留不变，这样就消除了再学习的成本，基于 HTTP 的上层应用也不需要做任何修改，可以无缝转换到 HTTP/2。

语法

完全变更了 HTTP 报文的传输格式。

头部压缩

• 开发了专门的“HPACK”算法, 来压缩头部
  • 字典: 使用索引代表重复字段
  • 哈夫曼编码: 压缩整数和字符串

二进制格式

把原来的“Header+Body”的消息“打散”为数个小片的二进制“帧”（Frame）:

• 用“HEADERS”帧存放头数据
• “DATA”帧存放实体数据

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虚拟的“流”

HTTP/2 为此定义了一个“流”（Stream）的概念，它是二进制帧的双向传输序列，同一个消息往返的帧会分配一个唯一的流 ID (一个报文中的所有帧使用同一 ID). 你可以想象把它成是一个虚拟的“数据流”，在里面流动的是一串有先后顺序的数据帧，这些数据帧按照次序组装起来就是 HTTP/1 里的请求报文和响应报文。

因为“流”是虚拟的，实际上并不存在，所以 HTTP/2 就可以在一个 TCP 连接上用“流”同时发送多个“碎片化”的消息，这就是常说的“多路复用”（ Multiplexing）——多个往返通信都复用一个连接来处理。

• 在“流”的层面上看，消息是一些有序的“帧”序列
• 而在“连接”的层面上看，消息却是乱序收发的“帧”。
• 多个请求 / 响应之间没有了顺序关系，不需要排队等待，也就不会再出现“队头阻塞”问题，降低了延迟，大幅度提高了连接的利用率。

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为了更好地利用连接，加大吞吐量，HTTP/2 还添加了一些控制帧来管理虚拟的“流”，实现了优先级和流量控制，这些特性也和 TCP 协议非常相似。

HTTP/2 还在一定程度上改变了传统的“请求 - 应答”工作模式，服务器不再是完全被动地响应请求，也可以新建“流”主动向客户端发送消息。比如，在浏览器刚请求 HTML 的时候就提前把可能会用到的 JS、CSS 文件发给客户端，减少等待的延迟，这被称为“服务器推送”（Server Push，也叫 Cache Push）。

强化安全

互联网上通常所能见到的 HTTP/2 都是使用“https”协议名，跑在 TLS 上面。

为了区分“加密”和“明文”这两个不同的版本，HTTP/2 协议定义了两个字符串标识符：“h2”表示加密的 HTTP/2，“h2c”表示明文的 HTTP/2，多出的那个字母“c”的意思是“clear text”。

协议栈

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总结

• HTTP 协议取消了小版本号，所以 HTTP/2 的正式名字不是 2.0；
• HTTP/2 在“语义”上兼容 HTTP/1，保留了请求方法、URI 等传统概念；
• HTTP/2 使用“HPACK”算法压缩头部信息，消除冗余数据节约带宽；
• HTTP/2 的消息不再是“Header+Body”的形式，而是分散为多个二进制“帧”；
• HTTP/2 使用虚拟的“流”传输消息，解决了困扰多年的“队头阻塞”问题，同时实现了“多路复用”，提高连接的利用率；
• HTTP/2 也增强了安全性，要求至少是 TLS1.2，而且禁用了很多不安全的密码套件。

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