【学习笔记】HTTP

一、早期发展

        HTTP（HyperText Transfer Protocol) 是万维网（WWW）的基础通信协议，最早诞生于1990年代初，用于在网络客户端和服务端之间传输超文本信息。

         HTTP/0.9 （1991）： 只支持GET方法，响应体仅能传出纯文本，无响应头，满足了最早期超文本浏览的需求。

         HTTP/1.0 （1996）： 引入 请求/响应报文格式 ，支持多种请求方法（如POST、HEAD），并借鉴 MIME 设计了消息头（Content-Type、Content-Length等）。这个版本奠定了现代HTTP的基本架构，但每次请求都要建立新的TCP连接，效率较低。

         HTTP/1.1 （1999）： HTTP/1.1 通过 持久连接、管道化 和更多的状态码提升了性能，同时完善了缓存控制、内容协商和分块传输。

二、HTTP/2

         HTTP/2在2015年被采纳，核心特性如下：

• 二进制分帧： 将报文拆分为帧，以二进制形式传输，减少解析开销。
• 单连接多路复用： 多个请求/响应流可以复用同一个TCP连接，消除队头阻塞。
• 头部压缩： 对重复出现的请求/响应头部进行压缩，降低带宽占用。

由于以上特性，HTTP/2在移动网络等高延迟场景中优势明显。

三、HTTP/3与QUIC

HTTP/3引入了基于QUIC（UDP+TLS）的传输层：

• 0-RTT 握手： 利用 QUIC 的 0-RTT 特性，实现更快的连接建立。

• 内置加密： QUIC 本身集成 TLS 1.3，实现一次握手同时完成加密协商。

• 连接迁移： 支持客户端 IP 切换（如从 Wi-Fi 切到蜂窝网络）时保留连接状态，提高移动场景稳定性。

四、HTTP核心原理

• 无状态（Stateless）： 每个请求独立处理，服务器不保留客户端状态；需要状态管理时，借助 Cookie、Session、Token 等机制实现会话保持。

• 请求-响应模型： 客户端发送请求报文（包含请求行、头部、可选请求体），服务器返回响应报文（包含状态行、头部、响应体）。

• 可扩展性： 通过自定义头部、方法和状态码，以及多版本并行共存，HTTP 实现了高度可扩展的设计。

• 缓存与路由： Cache-Control、ETag、Last-Modified 等头部配合 CDN、反向代理，优化资源复用与网络负载。

五、实际实现

        当下，HTTP/HTTPS 协议由 浏览器（Chrome、Firefox 等） 与 服务器（Nginx、Apache、LiteSpeed、Node.js） 联合实现：

1. TLS 加密

   • 现代网站几乎全部启用 HTTPS，在 HTTP 之上引入 TLS（通常为 TLS 1.2/1.3）保障传输安全。
   • TLS 1.3 简化握手、剔除弱加密套件，减少时延并提升安全性。

2. 多路复用

   • 浏览器根据支持情况自动切换 HTTP/2 或 HTTP/3，底层由 QUIC 或 TCP 复用连接。
   • 服务器端配置 ALPN（Application-Layer Protocol Negotiation）来协商使用何种 HTTP 版本。

3. 中间件与微服务

   • API 网关（如 Kong、Envoy）分发流量、做负载均衡；
   • gRPC 使用 HTTP/2 提供高效双向流与 Protocol Buffers 序列化；
   • GraphQL 在 HTTP/HTTPS 之上仅用一个端点，为客户端定制数据请求。

六、与TCP和UDP的关系

协议	所在层级	主要特性	典型用途
HTTP	应用层	请求／响应、无状态	网页浏览、RESTful API、微服务调用
TCP	传输层	面向连接、可靠、有序	HTTP/1.x、FTP、SMTP
UDP	传输层	无连接、不可靠、无序	DNS 查询、实时音视频、游戏数据包。通过QUIC与HTTP/3产生联系