HTTP/1.1

特点：

• 简单：HTTP/1.1的报文格式包括头部和主体，头部信息是键值对的形式，使得其易于理解和使用。
• 灵活和易于扩展：HTTP/1.1的请求方法、URL、状态码、头字段等都可以自定义和扩展，使得其具有很高的灵活性。同时，其下层（如SSL/TLS，TCP/UDP）也可以随意变化。
• 跨平台表现良好：HTTP/1.1可以在各种操作系统和硬件平台上运行。
• 无状态：HTTP/1.1是无状态的，这意味着服务器不需要存储关于客户端的信息。这减轻了服务器的负担，但也意味着每次进行关联操作时都需要进行身份验证。为了解决这个问题，服务器可以存储Cookie来记录上次访问的信息。
• 长连接：HTTP/1.1支持长连接，即一次握手后可以进行多次请求-响应。
• 支持管道网络传输：虽然默认关闭，但HTTP/1.1支持管道网络传输，即发送第一个请求后无需等待响应就可以继续发送请求，但响应需要按顺序进行。如果前面的响应时间过长，可能会造成队头阻塞。

优化方法：

• 启用缓存：通过启用缓存，可以减少请求次数，从而提高效率。
• 减少重定向：重定向可能会导致额外的请求和响应，增加了延迟。如果存在代理服务器，可以让代理服务器直接发送新的URL请求，从而减少重定向的影响。
• 合并请求：由于HTTP/1.1默认关闭管道，可能会发生队头阻塞。通过合并请求，可以减少重复的HTTP头部和TCP连接过程。具体方法包括将多个小图片合并成大图片，使用webpack等打包工具，或者将图片数据用base64编码嵌入到HTML中。
• 延迟请求：在同一页面中，可以在用户需要时（如图片）再发送请求，从而减少不必要的请求。
• 压缩：可以使用无损压缩（如gzip、Brotli）来压缩文本和源代码，或者使用有损压缩（如Google的WebP格式）来压缩视频和图片，从而减少传输的数据量。

HTTP/2.0

• 兼容性：HTTP/2.0在语义层面上兼容HTTP/1.1，这意味着所有基于HTTP/1.1的应用都可以在HTTP/2.0上运行。但在语法方面，HTTP/2.0进行了一些升级和改进，以提高性能和效率。
• 头部压缩：HTTP/2.0引入了HPACK算法进行头部压缩，解决了HTTP/1.1中只能对body进行压缩的问题。HPACK算法包括静态字典、Huffman编码和动态字典三部分。静态字典包含常用的字段和字段值，用数字代替。Huffman编码则是根据字符出现的频率进行二进制编码。动态字典则是在通信过程中，根据实际的头部字段动态生成的。

• 二进制帧： HTTP/2.0引入了二进制分帧层，这是一个新的抽象层，位于应用层和传输层之间。在这个层次上，HTTP消息被分解为多个较小的消息和帧，然后进行交互。这种设计使得HTTP/2.0可以更有效地利用网络资源，提高传输效率。
  每个帧都包含以下部分：

  • 帧头：包括帧长度（表示帧数据的长度）、帧类型（定义帧的类型，如数据帧或头部帧）、标志位（提供帧相关的特定信息）和流标识符（唯一标识一个流）。
  • 帧负载：帧的主体部分，包含由帧头描述的数据。
• 并发传输：HTTP/2.0支持多个Stream复用一个TCP连接，每个HTTP请求与响应都在同一个Stream中进行，一个HTTP消息可以由多个Frame构成，一个Frame可以由多个TCP报文构成。
  并发传输的特点：
  • 不同Stream的帧可以乱序发送：在一个TCP连接中，来自不同Stream的帧可以乱序发送，通过Stream ID来区分属于哪个Stream。
  • 同一Stream内部的帧必须是严格有序的：在一个Stream中，帧的发送和接收必须是有序的，保证了消息的完整性和正确性。
  • 双方都可以建立Stream：在一个TCP连接中，客户端和服务端都可以建立Stream，客户端的Stream ID为奇数，服务端的Stream ID为偶数。
  • 同一个连接中的Stream ID不能复用：在一个TCP连接中，每个Stream ID只能被使用一次，当所有的Stream ID都被使用完后，需要发送GOAWAY帧来断开连接。
  • 支持服务端主动推送：例如，当客户端请求一个HTML文件时，服务端可以主动推送与该HTML文件相关的CSS文件，这可以减少客户端的请求次数，提高加载速度。

HTTP/3.0

• 使用UDP + QUIC代替TCP：HTTP/3.0使用UDP + QUIC来代替TCP，解决了TCP的固有问题，如队头阻塞、握手延迟等。
• 帧结构：HTTP/3.0的帧结构与HTTP/2.0相同，都采用二进制帧。由于流控制使用QUIC协议，帧头选用帧类型和数据长度两个字段。这种结构使得HTTP/3.0可以更有效地利用网络资源，提高传输效率。
• 头部压缩使用QPACK：HTTP/3.0的头部压缩使用QPACK，类似于HPACK，但进行了一些改进，如静态字典扩大，使用QUIC特殊的两个单向流来同步动态表。这种设计使得HTTP/3.0的头部压缩更加高效。
• 无队头阻塞：HTTP/3.0通过给每个数据包赋予唯一标识，解决了HTTP/2.0中某个流的包丢失会影响整个TCP的问题。这种设计使得HTTP/3.0在面对网络丢包时，可以更快地恢复传输。
• 更快的连接建立：HTTP/3.0通过连接ID来实现，并且QUIC中包含了TLS1.3，在QUIC握手的同时进行TLS握手，从而实现更快的连接建立。这种设计使得HTTP/3.0在建立连接时，可以更快地开始数据传输。
• 连接迁移：HTTP/3.0使用连接ID来标记通信的两个端点，即使断开连接，只要仍保有上下文信息，就可以直接复用连接，解决了HTTP/2.0中网络切换需要重新连接的问题。这种设计使得HTTP/3.0在面对网络环境变化时，可以更快地恢复传输。