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HTTP/2

十二月 23, 2023

HTTP/2（超文本传输协议第2版，最初命名为HTTP 2.0），简称为h2（基于TLS/1.2或以上版本的加密连接）或h2c（非加密连接）[1]，是HTTP協議的的第二个主要版本，使用於全球資訊網。

HTTP/2是HTTP協議自1999年HTTP 1.1的改进版RFC 2616[2]发布后的首个更新，主要基於SPDY協定。它由互联网工程任务组（IETF）的Hypertext Transfer Protocol Bis（httpbis）工作小组进行开发。[3]该组织于2014年12月将HTTP/2标准提议递交至IESG（英语：Internet_Engineering_Steering_Group）进行讨论[4]，于2015年2月17日被批准。[5]

HTTP/2标准于2015年5月以RFC 7540正式发表。[6]HTTP/2的标准化工作由Chrome、Opera、Firefox[7]、Internet Explorer 11、Safari、Amazon Silk（英语：Amazon Silk）及Edge等浏览器提供支持。[8]

多数主流浏览器已经在2015年底支持了该协议。[9]此外，根据W3Techs的数据，截至2021年10月，全球有46.5%的网站支持了HTTP/2。[10]

协议的制定 编辑

协议制定伊始，工作组章程关注了下列目标和受关心的问题：[3]

Facebook对各方案进行了评价并最终推荐了SPDY协议[11]。HTTP 2.0的首个草稿于2012年11月发布，其内容基本和SPDY协议相同[12]。

协议之间的的比较 编辑

HTTP/2与HTTP/1.1比较 编辑

HTTP/2相比HTTP/1.1的修改并不会破坏现有程序的工作，但是新的程序可以藉由新特性得到更好的速度。[13]

HTTP/2保留了HTTP/1.1的大部分语义，例如请求方法、状态码乃至URI和绝大多数HTTP头字段一致。而HTTP/2采用了新的方法来编码、传输客户端和服务器之间的数据。[13]

HTTP/1.1与SPDY的区别 编辑

主条目：SPDY

SPDY（发音同“speedy”）是一个由Google主导的HTTP替代协议。[14]SPDY一开始主要关注降低延迟，采用了TCP通道，但是使用了不同的协议来达到此目的。其与HTTP/1.1相比，主要的改变有：[15]

  • 实现无需先入先出的多路复用
  • 为简化客户端和服务器开发的消息—帧机制
  • 强制性压缩（包括HTTP头部）
  • 优先级排序
  • 双向通讯

HTTP/2与SPDY的比较 编辑

HTTP/2的开发基于SPDY进行跃进式改进。在诸多修改中，最显著的改进在于，HTTP/2使用了一份经过定制的压缩算法，基于霍夫曼编码，以此替代了SPDY的动态流压缩算法，以避免对协议的Oracle攻击——这一类攻击以CRIME为代表。此外，HTTP/2禁用了诸多加密套件，以保证基于TLS的连接的前向安全。

新特性 编辑

在HTTP/2的第一版草案（对SPDY协议的复刻）中，新增的性能改进不仅包括HTTP/1.1中已有的多路复用，修复队头阻塞问题，允许设置设定请求优先级，还包含了一个头部压缩算法（HPACK）[16][17]。此外， HTTP/2采用了二进制而非明文来打包、传输客户端和服务器之间的数据。[13]

帧、消息、流和TCP连接 编辑

有别于HTTP/1.1在连接中的明文请求，HTTP/2与SPDY一样，将一个TCP连接分为若干个流（Stream），每个流中可以传输若干消息（Message），每个消息由若干最小的二进制帧（Frame）组成。[13]这也是HTTP/1.1与HTTP/2最大的区别所在。HTTP/2中，每个用户的操作行为被分配了一个流编号（Stream ID），这意味着用户与服务端之间建立了一个TCP通道；协议将每个请求分割为二进制的控制帧与数据帧部分，以便解析。这个举措在SPDY中的实践表明，相比HTTP/1.1，新页面加载可以加快11.81%到47.7%[18]

HPACK 算法 编辑

HPACK算法是新引入HTTP/2的一个算法，用于对HTTP头部做压缩。其原理在于：

  • 客户端与服务端根据RFC 7541的附录A，维护一份共同的静态字典（Static Table），其中包含了常见头部名及常见头部名称与值的组合的代码；
  • 客户端和服务端根据先入先出的原则，维护一份可动态添加内容的共同动态字典（Dynamic Table）；
  • 客户端和服务端根据RFC 7541的附录B，支持基于该静态哈夫曼码表的哈夫曼编码（Huffman Coding）。

服务器推送 编辑

网站为了使请求数减少，通常采用对页面上的图片、脚本进行极简化处理。但是，这一举措十分不方便，也不高效，依然需要诸多HTTP链接来加载页面和页面资源。

HTTP/2引入了服务器推送，即服务端向客户端发送比客户端请求更多的数据。这允许服务器直接提供浏览器渲染页面所需资源，而无须浏览器在收到、解析页面后再提起一轮请求，节约了加载时间。[19]

瀏覽器支援 编辑

截至2015年末，主要的浏览器的最新版本已经支持HTTP/2这一协议。[20]其中：

h2c的支持度 编辑

HTTP/2的设计本身允许非加密的HTTP协议，也允许使用TLS 1.2或更新版本协议进行加密。[22]协议本身未要求必须使用加密，[23] 惟多数客户端（例如Firefox[24]、Chrome、Safari、Opera、IE和Edge等）的开发者声明，他们只会实现通过TLS加密的HTTP/2协议，这使得经TLS加密的HTTP/2成为了事实上的强制标准，而h2c事实上被主流浏览器废弃。[25]

SPDY退出历史舞台 编辑

2015年9月，Google宣布了移除对SPDY支持的计划，拥抱HTTP/2[26]，并将在Chrome 51中生效。[27][28]

HTTP/2的实现 编辑

HTTP/2工作组在其官方Github上罗列了诸多已经支持该协议的代码实现。[29]

批评与争议 编辑

HTTP/2的开发过程乃至协议本身都曾受到批评。

针对协议开发本身 编辑

FreeBSD和Varnish cache的开发者保罗-恒宁·坎瀑（英语：Poul-Henning Kamp）批评称，这个标准文件的准备过程短得不切实际，而且未基于除了SPDY之外的任何协议，以至于其他协议失去了对草案进行改进的机会。[30]Kampala批评说，这个协议本身与HTTP不一致，而且还毫无必要地变得极为复杂。[30]他还认为，这个协议违背了互联网协议的分层原则[30]，例如说，将本属于TCP传输层的流控制（flow control）功能放入了协议中。

针对加密的争议 编辑

一开始，以HTTP工作组某位主席为首的成员在邮件列表[31]建议引入强制使用TLS协议实现的HTTP/2（Mandatory TLS in HTTP/2.0），这招致了争议。批评者认为，加密增加了十分不必要的开销，而且很多HTTP服务实际上无需加密，提供者也无意为此花费更多的资源。而支持者认为，实践中TLS加密的开销微不足道。[32]

Poul-Henning Kamp批评IETF在制定HTTP/2时，遵循了一个特定的“政治议程”（political agenda），压缩了讨论的空间。[30][33][34]

强制加密议程的批评者认为，其基于现有的证书框架，对于开源社区并非新创造，亦不是独特的。2013年，一位思科员工表示，现有证书模型与路由器一类的小型化设备并不兼容，因为现有的证书框架需要为每张证书付出不可避免的成本，还需要进行每年更新的流程。[35]工作组最终未能在强制加密这一点上达成一致，但是大部分客户端只实现了基于TLS的HTTP/2，使之成为事实标准。[23]

HTTP/2也被批评未能支持机会性加密，即类似SMTP中存在已久的STARTTLS一样能抵御被动监控（英语：passive monitoring）的措施。 批评者指出，HTTP/2的提议违背了IETF自身制定的《最佳实践 188》（BCP 188） 即 RFC 7258。[36]这份文件指出，被动监控应被当作一种攻击，IETF指定的标准应当设置抵御这种攻击的措施（例如机会性加密）。目前，已经有一系列机会性加密规范被提出[37][38][39]，工作组也制定了draft-ietf-httpbis-http2-encryption-01这一官方版方案。

参考资料 编辑

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参见 编辑

外部链接 编辑

十二月 23, 2023
http, 此條目需要精通或熟悉互联网或通信领域的编者参与及协助编辑, 2020年1月20日, 請邀請適合的人士改善本条目, 更多的細節與詳情請參见討論頁, 另見其他需要互联网或通信领域專家關注的頁面, 超文本传输协议第2版, 最初命名为http, 简称为h2, 基于tls, 2或以上版本的加密连接, 或h2c, 非加密连接, 是http協議的的第二个主要版本, 使用於全球資訊網, 是http協議自1999年http, 1的改进版rfc, 2616, 发布后的首个更新, 主要基於spdy協定, 它由互联网工程任务组. 此條目需要精通或熟悉互联网或通信领域的编者参与及协助编辑 2020年1月20日 請邀請適合的人士改善本条目 更多的細節與詳情請參见討論頁 另見其他需要互联网或通信领域專家關注的頁面 HTTP 2 超文本传输协议第2版 最初命名为HTTP 2 0 简称为h2 基于TLS 1 2或以上版本的加密连接 或h2c 非加密连接 1 是HTTP協議的的第二个主要版本 使用於全球資訊網 HTTP 2是HTTP協議自1999年HTTP 1 1的改进版RFC 2616 2 发布后的首个更新 主要基於SPDY協定 它由互联网工程任务组 IETF 的Hypertext Transfer Protocol Bis httpbis 工作小组进行开发 3 该组织于2014年12月将HTTP 2标准提议递交至IESG 英语 Internet Engineering Steering Group 进行讨论 4 于2015年2月17日被批准 5 HTTP 2标准于2015年5月以RFC 7540正式发表 6 HTTP 2的标准化工作由Chrome Opera Firefox 7 Internet Explorer 11 Safari Amazon Silk 英语 Amazon Silk 及Edge等浏览器提供支持 8 多数主流浏览器已经在2015年底支持了该协议 9 此外 根据W3Techs的数据 截至2021年10月 全球有46 5 的网站支持了HTTP 2 10 目录 1 协议的制定 2 协议之间的的比较 2 1 HTTP 2与HTTP 1 1比较 2 2 HTTP 1 1与SPDY的区别 2 3 HTTP 2与SPDY的比较 3 新特性 3 1 帧 消息 流和TCP连接 3 2 HPACK 算法 3 3 服务器推送 4 瀏覽器支援 4 1 h2c的支持度 4 2 SPDY退出历史舞台 5 HTTP 2的实现 6 批评与争议 6 1 针对协议开发本身 6 2 针对加密的争议 7 参考资料 8 参见 9 外部链接协议的制定 编辑协议制定伊始 工作组章程关注了下列目标和受关心的问题 3 建立一个协商协议标准 即应用层协议协商 ALPN 以便客户端能够从HTTP 1 0 HTTP 1 1 HTTP 2乃至其他非HTTP协议中做出选择 与HTTP 1 1在请求方法 状态码乃至URI和绝大多数HTTP头部字段等方面保持高度兼容性 通过以下举措 减少网络延迟 提高浏览器的页面加载速度 对HTTP头字段进行数据压缩 即HPACK算法 HTTP 2服务端推送 Server Push 请求管線化 修复HTTP 1 0版本以来未修复的队头阻塞问题 对数据传输采用多路复用 让多个请求合并在同一TCP连接内 支持现有的HTTP应用场景 包括桌面和移动设备浏览器 网络API 不同规格的网络服务器和正向代理 反向代理服务器软件 防火墙和CDN等 Facebook对各方案进行了评价并最终推荐了SPDY协议 11 HTTP 2 0的首个草稿于2012年11月发布 其内容基本和SPDY协议相同 12 协议之间的的比较 编辑HTTP 2与HTTP 1 1比较 编辑 HTTP 2相比HTTP 1 1的修改并不会破坏现有程序的工作 但是新的程序可以藉由新特性得到更好的速度 13 HTTP 2保留了HTTP 1 1的大部分语义 例如请求方法 状态码乃至URI和绝大多数HTTP头字段一致 而HTTP 2采用了新的方法来编码 传输客户端和服务器之间的数据 13 HTTP 1 1与SPDY的区别 编辑 主条目 SPDY SPDY 发音同 speedy 是一个由Google主导的HTTP替代协议 14 SPDY一开始主要关注降低延迟 采用了TCP通道 但是使用了不同的协议来达到此目的 其与HTTP 1 1相比 主要的改变有 15 实现无需先入先出的多路复用 为简化客户端和服务器开发的消息 帧机制 强制性压缩 包括HTTP头部 优先级排序 双向通讯HTTP 2与SPDY的比较 编辑 HTTP 2的开发基于SPDY进行跃进式改进 在诸多修改中 最显著的改进在于 HTTP 2使用了一份经过定制的压缩算法 基于霍夫曼编码 以此替代了SPDY的动态流压缩算法 以避免对协议的Oracle攻击 这一类攻击以CRIME为代表 此外 HTTP 2禁用了诸多加密套件 以保证基于TLS的连接的前向安全 新特性 编辑在HTTP 2的第一版草案 对SPDY协议的复刻 中 新增的性能改进不仅包括HTTP 1 1中已有的多路复用 修复队头阻塞问题 允许设置设定请求优先级 还包含了一个头部压缩算法 HPACK 16 17 此外 HTTP 2采用了二进制而非明文来打包 传输客户端和服务器之间的数据 13 帧 消息 流和TCP连接 编辑 有别于HTTP 1 1在连接中的明文请求 HTTP 2与SPDY一样 将一个TCP连接分为若干个流 Stream 每个流中可以传输若干消息 Message 每个消息由若干最小的二进制帧 Frame 组成 13 这也是HTTP 1 1与HTTP 2最大的区别所在 HTTP 2中 每个用户的操作行为被分配了一个流编号 Stream ID 这意味着用户与服务端之间建立了一个TCP通道 协议将每个请求分割为二进制的控制帧与数据帧部分 以便解析 这个举措在SPDY中的实践表明 相比HTTP 1 1 新页面加载可以加快11 81 到47 7 18 HPACK 算法 编辑 HPACK算法是新引入HTTP 2的一个算法 用于对HTTP头部做压缩 其原理在于 客户端与服务端根据RFC 7541的附录A 维护一份共同的静态字典 Static Table 其中包含了常见头部名及常见头部名称与值的组合的代码 客户端和服务端根据先入先出的原则 维护一份可动态添加内容的共同动态字典 Dynamic Table 客户端和服务端根据RFC 7541的附录B 支持基于该静态哈夫曼码表的哈夫曼编码 Huffman Coding 服务器推送 编辑 网站为了使请求数减少 通常采用对页面上的图片 脚本进行极简化处理 但是 这一举措十分不方便 也不高效 依然需要诸多HTTP链接来加载页面和页面资源 HTTP 2引入了服务器推送 即服务端向客户端发送比客户端请求更多的数据 这允许服务器直接提供浏览器渲染页面所需资源 而无须浏览器在收到 解析页面后再提起一轮请求 节约了加载时间 19 瀏覽器支援 编辑截至2015年末 主要的浏览器的最新版本已经支持HTTP 2这一协议 20 其中 Google Chrome Mozilla Firefox Microsoft Edge和Opera已支持HTTP 2 并默认启用 Internet Explorer自IE 11开始支持HTTP 2 并預设啟用 21 h2c的支持度 编辑 HTTP 2的设计本身允许非加密的HTTP协议 也允许使用TLS 1 2或更新版本协议进行加密 22 协议本身未要求必须使用加密 23 惟多数客户端 例如Firefox 24 Chrome Safari Opera IE和Edge等 的开发者声明 他们只会实现通过TLS加密的HTTP 2协议 这使得经TLS加密的HTTP 2成为了事实上的强制标准 而h2c事实上被主流浏览器废弃 25 SPDY退出历史舞台 编辑 2015年9月 Google宣布了移除对SPDY支持的计划 拥抱HTTP 2 26 并将在Chrome 51中生效 27 28 HTTP 2的实现 编辑HTTP 2工作组在其官方Github上罗列了诸多已经支持该协议的代码实现 29 批评与争议 编辑HTTP 2的开发过程乃至协议本身都曾受到批评 针对协议开发本身 编辑 FreeBSD和Varnish cache的开发者保罗 恒宁 坎瀑 英语 Poul Henning Kamp 批评称 这个标准文件的准备过程短得不切实际 而且未基于除了SPDY之外的任何协议 以至于其他协议失去了对草案进行改进的机会 30 Kampala批评说 这个协议本身与HTTP不一致 而且还毫无必要地变得极为复杂 30 他还认为 这个协议违背了互联网协议的分层原则 30 例如说 将本属于TCP传输层的流控制 flow control 功能放入了协议中 针对加密的争议 编辑 一开始 以HTTP工作组某位主席为首的成员在邮件列表 31 建议引入强制使用TLS协议实现的HTTP 2 Mandatory TLS in HTTP 2 0 这招致了争议 批评者认为 加密增加了十分不必要的开销 而且很多HTTP服务实际上无需加密 提供者也无意为此花费更多的资源 而支持者认为 实践中TLS加密的开销微不足道 32 Poul Henning Kamp批评IETF在制定HTTP 2时 遵循了一个特定的 政治议程 political agenda 压缩了讨论的空间 30 33 34 强制加密议程的批评者认为 其基于现有的证书框架 对于开源社区并非新创造 亦不是独特的 2013年 一位思科员工表示 现有证书模型与路由器一类的小型化设备并不兼容 因为现有的证书框架需要为每张证书付出不可避免的成本 还需要进行每年更新的流程 35 工作组最终未能在强制加密这一点上达成一致 但是大部分客户端只实现了基于TLS的HTTP 2 使之成为事实标准 23 HTTP 2也被批评未能支持机会性加密 即类似SMTP中存在已久的STARTTLS一样能抵御被动监控 英语 passive monitoring 的措施 批评者指出 HTTP 2的提议违背了IETF自身制定的 最佳实践 188 BCP 188 即 RFC 7258 36 这份文件指出 被动监控应被当作一种攻击 IETF指定的标准应当设置抵御这种攻击的措施 例如机会性加密 目前 已经有一系列机会性加密规范被提出 37 38 39 工作组也制定了draft ietf httpbis http2 encryption 01这一官方版方案 参考资料 编辑 Mike Belshe Martin Thomson Roberto Peon Hypertext Transfer Protocol Version 2 HTTP 2 tools ietf org 2015 05 2017 07 02 ISSN 2070 1721 原始内容存档于2015 06 23 英语 Hypertext Transfer Protocol HTTP 1 1 IETF June 1999 2020 11 16 原始内容存档于2011 03 07 3 0 3 1 Hypertext Transfer Protocol Bis httpbis Charter IETF 2012 2013 07 12 原始内容存档于2013 07 02 Raymor Brian Wait for it HTTP 2 begins Working Group Last Call Microsoft Open Technologies 2014 08 07 2015 04 19 原始内容存档于2014 10 06 Mark Nottingham HTTP 2 Approved www ietf org Internet Engineering Task Force 2015 02 18 2015 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