HTTP 家族 • City 的博客

HTTP VS HTTPS

是什么：HTTP 是一个用于在 Web 浏览器和 Web 服务器之间传输数据的应用层协议。它是互联网数据通信的基础。
核心问题：明文传输。HTTP 发送的所有数据，包括密码、信用卡号、个人信息等，都是未经加密的纯文本。这意味着在传输路径上的任何中间节点（如路由器、ISP服务商、黑客）都可以轻易地窃听、读取甚至篡改这些信息。

是什么：简单来说，HTTPS = HTTP + SSL/TLS。它不是一个全新的协议，而是在 HTTP 的基础上，通过增加一层加密和认证机制来保证数据传输的安全。
核心机制：
1. 数据加密：通过 SSL (Secure Sockets Layer) 或其继任者 TLS (Transport Layer Security) 协议，对客户端和服务器之间的所有通信内容进行加密。即使数据被截获，窃听者看到的也只是一堆无法解读的乱码。
2. 身份认证：通过 **SSL证书（SSL Certificate）**来验证网站服务器的真实身份。当你访问一个使用 HTTPS 的网站时，浏览器会检查该网站的证书是否由受信任的证书颁发机构（CA）签发，从而防止你访问到伪造的、钓鱼的网站。
3. 数据完整性：保证数据在传输过程中没有被篡改。

了解了安全问题后，我们再来看看 HTTP 协议本身为了提升性能，是如何一步步演进的。

这是第一个被广泛使用的版本。

核心特征：短连接 (Short-lived Connections)
- 每个 HTTP 请求都需要建立一个新的 TCP 连接。
- 请求完成后，TCP 连接会立即关闭。
巨大缺陷：一个网页通常包含几十上百个资源（HTML, CSS, JS, 图片等），每次请求资源都要经历一次完整的“TCP三次握手和四次挥手”，性能开销极大，导致页面加载缓慢。

HTTP/1.1 是一个非常重要的里程碑，至今仍被广泛使用。它针对 1.0 的缺陷做了大量优化。

核心特征：
1. 持久连接/长连接 (Persistent Connections)：默认开启 Connection: keep-alive。一个 TCP 连接在请求完成后不会立即关闭，可以被后续的多个 HTTP 请求复用，极大地减少了 TCP 连接建立和关闭的开销。
2. 管道化 (Pipelining)：允许客户端在一个 TCP 连接上，连续发送多个请求，而无需等待前一个请求的响应返回。这在理论上可以减少延迟。
3. 新增了更多请求方法：如 PUT, DELETE, OPTIONS 等。
4. 新增了 Host 头：使得一台服务器上可以托管多个不同域名的网站（虚拟主机）。
仍存缺陷：队头阻塞 (Head-of-Line Blocking, HOL Blocking)
- 虽然管道化允许一次性发送多个请求，但服务器必须按顺序处理和响应这些请求。如果第一个请求处理得很慢（例如，一个耗时很长的API），那么后续所有请求（哪怕它们很快能处理完）都必须排队等待，导致整体延迟。

HTTP/2 是对 HTTP/1.1 的一次重大性能革命，其设计目标就是解决“队头阻塞”问题。

核心特征：
1. 二进制分帧 (Binary Framing)：HTTP/2 不再使用纯文本传输，而是将所有传输的信息分割为更小的消息和帧 (Frame)，并对它们采用二进制格式编码。这使得协议的解析更高效、更健壮。
2. 多路复用 (Multiplexing)：这是最核心的特性。在一个单一的 TCP 连接上，客户端和服务器可以同时、并行地发送和接收多个请求和响应，而不会相互阻塞。每个请求/响应对被称为一个流 (Stream)，每个流都有唯一的ID。即使某个流中的一个帧传输受阻，也不会影响其他流。这从根本上解决了队头阻塞问题。
3. 头部压缩 (Header Compression)：使用 HPACK 算法来压缩请求和响应的头部。由于多个请求的头部通常有很多重复信息（如 User-Agent, Cookie），HPACK 可以极大地减小头部大小，减少传输开销。
4. 服务器推送 (Server Push)：服务器可以在客户端请求之前，主动将一些客户端可能会用到的资源（如 CSS, JS）“推送”给客户端，减少了请求的往返次数。
实现基础：HTTP/2 仍然是基于 TCP 协议的。

尽管 HTTP/2 解决了应用层的队头阻塞，但它依然面临一个底层问题：TCP 层的队头阻塞。因为多路复用的所有流都共享同一个 TCP 连接，如果一个 TCP 数据包在网络中丢失，整个 TCP 连接就必须停下来等待这个包被重传，所有流都会被阻塞。

HTTP/3 的目标就是彻底解决这个问题。

核心特征：
1. 基于 QUIC 协议：HTTP/3 不再使用 TCP，而是改用了一个全新的、基于 UDP 的传输层协议——QUIC (Quick UDP Internet Connections)。
2. 彻底解决队头阻塞：QUIC 自身就实现了多路复用。多个流在 QUIC 层是完全独立的。如果一个流中的某个数据包丢失，只会影响那一个流，而不会阻塞其他流。
3. 更快的连接建立：QUIC 将 TCP 的三次握手和 TLS 的握手过程（用于加密）结合在一起，大大减少了建立一个安全连接所需的往返时间（RTT）。对于已经建立过连接的会话，甚至可以实现 0-RTT 连接。
4. 连接迁移 (Connection Migration)：当你的网络环境发生变化时（例如，手机从 WiFi 切换到 4G），TCP 连接会中断并需要重建。而 QUIC 使用连接ID来标识连接，而不是IP地址和端口号。因此，即使网络切换，连接也能无缝地迁移，不会中断。
5. 内置加密：QUIC 协议本身就包含了 TLS 1.3，所有连接默认都是加密的。

这条演进路线清晰地展示了 Web 协议为了追求更高效率、更低延迟、更强安全性而做出的不懈努力。