摘要：极客时间《浏览器工作原理与实践》 浏览器中的网络学习笔记，HTTP/1、HTTP/2、HTTP/3
HTTP/1
HTTP/0.9
HTTP/0.9 用来在网络之间传递体积很小的 HTML 超文本内容，所以被称为超文本传输协议。
完整请求流程：
1、客户端先要根据 IP 地址、端口和服务器经过三次握手建立 TCP 连接
2、发送一个 GET 请求行的信息来获取 index.html 等页面
3、服务器接收请求信息之后，读取对应的 HTML 文件，并将数据以 ASCII 字符流返回给客户端
4、HTML 文档传输完成后，断开连接
HTTP/0.9 的三个特点：
1、只有一个请求行，没有请求头和请求体
2、服务器也没有返回头信息
3、使用 ASCII 字符流来传输文件内容
因为需求仅仅是传输 HTML 文件，所以整个过程都很简单
HTTP/1.0
后来万维网的高速发展带来了很多新的需求，支持多种类型的文件下载是 HTTP/1.0 的一个核心诉求，而且要支持多类型的文件格式。因此，HTTP/1.0 引入了请求头和响应头，在发起请求时候会通过 HTTP 请求头告诉服务器它期待服务器返回什么类型的文件、采取什么形式的压缩、提供什么语言的文件以及文件的具体编码。服务器接收到浏览器发送过来的请求头信息之后，会根据请求头的信息来准备响应数据。服务器返回数据时，会先返回响应头信息，最终浏览器需要根据响应头的信息来处理数据。通过请求头和响应头来实现了很多特性：状态码，Cache 机制，用户代理等。
HTTP/1.1
HTTP/1.1 又在 HTTP/1.0 的基础之上做了大量的更新：
1、改进持久连接
在一个 TCP 连接上可以传输多个 HTTP 请求，只要浏览器或者服务器没有明确断开连接，那么该 TCP 连接会一直保持，这样减少了 TCP 建立连接和断开链接的消耗。目前浏览器中对于同一个域名，默认允许同时建立 6 个 TCP 持久连接。
2、不成熟的 HTTP 管线化
持久连接减少了 TCP 的建立和断开次数，但只有前面的请求返回后才能进行下一次请求，如果某个请求一旦意外没有及时返回，那么会阻塞后面的请求，造成队头阻塞的问题。HTTP/1.1 中试图通过管线化的技术来解决队头阻塞的问题，将 HTTP 请求整批提交给服务器，但服务器仍是按顺序来响应，最终管线化技术被放弃了。
3、提供虚拟主机的支持
HTTP/1.1 的请求头中增加了 Host 字段，用来表示当前的域名地址，服务器可以根据不同的 Host 值做不同的处理。这样在一台物理主机上就可以绑定多个虚拟主机，每个虚拟主机都有自己的单独的域名，这些单独的域名都公用同一个 IP 地址。
4、对动态生成的内容提供了完美支持
很多页面的内容都是动态生成的，因此在传输数据之前并不知道最终的数据大小，导致浏览器不知道何时会接收完所有的文件数据。HTTP/1.1 引入 Chunk transfer 机制解决这个问题，服务器会将数据分割成若干个数据块，每个数据块发送时会附上这个数据块的长度，最后使用一个零长度的块作为发送数据完成的标志。
5、客户端 Cookie、安全机制
HTTP/2
HTTP/1 的缺陷
HTTP/1.1 对带宽的利用率却并不理想。带宽是指每秒最大能发送或者接收的字节数，每秒能发送的最大字节数称为上行带宽，每秒能够接收的最大字节数称为下行带宽。
HTTP/1.1 很难将带宽用满的原因：
1、TCP 的慢启动。TCP 连接建立之后，刚开始 TCP 协议会采用一个非常慢的速度去发送数据，然后慢慢加快发送数据的速度，直到发送数据的速度达到一个理想状态
2、TCP 连接之间相互竞争固定的带宽
3、HTTP/1.1 队头阻塞的问题。虽然能公用一个 TCP 管道，但是在一个管道中同一时刻只能处理一个请求，在当前的请求没有结束之前，其他的请求只能处于阻塞状态。
多路复用
为了规避 TCP 的慢启动和 TCP 连接之间的竞争问题，HTTP/2 采用一个域名只使用一个 TCP 长连接和消除队头阻塞问题
HTTP/2 通过引入二进制分帧层实现了 HTTP 的多路复用技术：
HTTP/2 的请求和接收过程：
1、浏览器准备好请求数据，包括请求行、请求头和请求体
2、请求数据经过二进制分帧层处理之后，会被转换为一个个带有请求 ID 编号的帧，并通过协议栈将这些帧发送给服务器
3、服务器收到所有帧后，将所有相同 ID 的帧合并为一条完整信息
4、服务器处理请求，将响应数据，包括响应行、响应头和响应体分别发送至二进制分帧层
5、二进制分帧层将响应数据都转为携带 ID 的帧，并进过协议栈将这些帧发送给浏览器
6、浏览器接收到响应帧后，根据 ID 将帧数据提交给对应的请求
多路复用的好处就是客户端任何时候都可以将请求发送给服务器，而并不需要等待其他请求的完成，然后服务器也可以随时返回处理好的请求资源给浏览器。并且一帧一帧的传递数据有一个好处，就是当服务器收到一个优先级高的请求时，服务器可以暂停之前的请求来优先处理关键资源的请求。
其他特性
除了最核心的多路复用功能，还有其他功能：
1、设置请求的优先级，如果设置了优先级，服务器接收到请求之后，会优先处理优先级高的请求
2、服务器推送，可以直接将数据提前推送到浏览器
3、头部压缩，HTTP/2 对请求头和响应头进行了压缩
HTTP/3
HTTP/2 的缺陷
HTTP/2 虽然解决了一些问题，但依然有缺陷：
1、TCP 的队头阻塞
虽然 HTTP/2 解决了应用层面的队头阻塞问题，但它依然是基于 TCP 协议，多个请求仍然是跑在一个 TCP 管道中。如果在数据传输的过程中，有一个数据因为网络故障或者其他原因而丢包了，那么整个 TCP 的连接就会处于暂停状态，需要等待丢失的数据包被重新传输过来，这种由于单个数据包的丢失而造成的阻塞称为 TCP 上的队头阻塞。
2、TCP 建立连接的延时
从浏览器发送一个数据包到服务器，再从服务器返回数据包到浏览器的整个往返时间称为 RTT（Round Trip Time），又称为网络延迟，它是反映网络性能的一个重要指标。
建立 TCP 连接时需要三次握手，则至少要 1.5 个 RTT。如果是 HTTPS 的话，则还需要 TLS 握手，TLS 有 TLS1.2 和 TLS1.3 两个版本，大致是需要 1～2 个 RTT。
3、TCP 协议僵化
已知 TCP 协议有队头阻塞和建立连接延迟的缺点，理论上可以通过改进 TCP 协议来解决这些问题，但在实际操作上非常困难。造成 TCP 协议僵化的主要原因：
1）中间设备的僵化。各种中间设备一般在部署后就很少升级软件，如果客户端使用新协议，但中间设备并不理解就会造成数据丢失
2）操作系统更新滞后。TCP 协议一般都是操作系统内核来实现的，应用程序一般只能使用而不能修改，而操作系统通常都滞后于软件的更新
QUIC 协议
由于中间设备的僵化，设备只认 TCP 和 UDP。在既无法采用新协议，又无法改进 TCP 协议的情况下，HTTP/3 选择了一个折衷的方法——基于 UDP 实现了类似于 TCP 的多路数据流、传输可靠性等功能的 QUIC 协议。
QUIC 协议的功能：
1、实现了类似 TCP 的流量控制、传输可靠性的功能。
2、集成了 TLS 加密功能。使用 TLS1.3，减少了握手所花费的 RTT 个数。
3、实现了 HTTP/2 中的多路复用功能。QUIC 实现了在同一物理连接上可以有多个独立的逻辑数据流，使得数据流都是单独传输，这就解决了 TCP 中队头阻塞问题。
4、实现了快速握手功能，基于 UDP 协议使用 0-RTT 或者 1-RTT 就可以建立连接
但 HTTP/3 的应用也有诸多挑战：
1、支持度不好，服务器和浏览器的支持度都不够
2、部署也有问题，系统内核对 UDP 的优化远低于 TCP 的优化程度
3、中间设备僵化，设备对 UDP 的优化也远低于 TCP
状态码
1xx：指示信息–表示请求已接收，继续处理。
2xx：成功–表示请求已被成功接收、理解、接受。
3xx：重定向–要完成请求必须进行更进一步的操作。
4xx：客户端错误–请求有语法错误或请求无法实现。
5xx：服务器端错误–服务器未能实现合法的请求。
常见状态码
200 请求成功
204 处理成功，但无返回内容
301 永久移动
302 临时移动
304 文件未发生修改，不返回资源内容
400 错误请求，不理解请求的语法
401 未授权，需要身份验证
403 禁止，服务器拒绝请求
404 未找到请求的资源
500 服务器内部错误