计算机网络之应用层 1
（一）HTTP协议（基于TCP/IP的应用层协议）
- 超文本传输协议是一种通信协议，允许将超文本标记语言（HTML）文档从Web服务器传送到客户端的浏览器；
- 规定了客户端与服务端之间的通信格式
- 是一种无状态协议，一旦完成数据交换，客户端和服务器端的连接就会关闭，再次交换时需要重新建立连接；这意味着服务器无法从连接上跟踪会话
1、HTTP0.9
- 只支持GET请求方式：由于不支持其他请求方式，因此客户端是没办法向服务端传输太多的信息
- 没有请求头概念：所以不能在请求中指定版本号，服务端也只具有返回 HTML字符串的能力
- 服务端相响应之后，立即关闭TCP连接
2、 HTTP1.0
- 请求方式新增了POST，DELETE，PUT，HEADER等方式
- 增添了请求头和响应头的概念，在通信中指定了 HTTP 协议版本号，以及其他的一些元信息 (比如: 状态码、权限、缓存、内容编码)
- 扩充了传输内容格式，图片、音视频资源、二进制等都可以进行传输
- 无状态：服务器不跟踪不记录请求过的状态
- 对于无状态的特性可以借助cookie/session机制来做身份认证和状态记录
- 无连接：每次连接只处理一个请求。服务器处理完客户的请求，并收到客户的应答后，即断开连接。采用这种方式可以节省传输时间。浏览器每次请求都需要建立tcp连接
3、 HTTP1.1
- 长连接：新增Connection字段，可以设置keep-alive值保持连接不断开。 数据传输完成保持tcp连接不断开,继续用这个通道传输数据
- 管道化：基于上面长连接的基础，管道化可以不等第一个请求响应继续发送后面的请求，但响应的顺序还是按照请求的顺序返回
- 缓存处理：新增字段cache-control。 当浏览器请求资源时，先看是否有缓存的资源，如果有缓存，直接取，不会再发请求，如果没有缓存，则发送请求。 通过设置字段cache-control来控制缓存。
- 断点传输： 在上传/下载资源时，如果资源过大，将其分割为多个部分，分别上传/下载，如果遇到网络故障，可以从已经上传/下载好的地方继续请求，不用从头开始，提高效率
4、 HTTP2.0
- 二进制分帧
HTTP 1.x 的解析是基于文本，HTTP 2之后将所有传输的信息分割为更小的消息和帧，并对它们采用二进制格式的编码，提高传输效率 - 多路复用： 在共享TCP链接的基础上同时发送请求和响应
基于二进制分帧，在同一域名下所有访问都是从同一个tcp连接中走，http消息被分解为独立的帧，乱序发送，服务端根据标识符和首部将消息重新组装起来。 - 头部压缩
由于 HTTP 是无状态的，每一个请求都需要头部信息标识这次请求相关信息，所以会造成传输很多重复的信息，当请求数量增大的时候，消耗的资源就会慢慢积累上去。所以 HTTP 2 可以维护一个头部信息字典，差量进行更新头信息，减少头部信息传输占用的资源， - 服务器推送：服务器可以额外的向客户端推送资源，而无需客户端明确的请求
5、 HTTP3.0：基于UDP的安全可靠的HTTP2.0协议
- 减少了握手时间：
不管是HTTP1.0/1.1还是HTTPS，HTTP2.0，都使用了TCP进行传输。HTTPS和HTTP2还需要使用TLS协议来进行安全传输。这就出现了两个握手延迟，而基于UDP协议的QUIC，因为UDP本身没有连接的概念，连接建立时只需要一次交互，半个握手的时间。 - 路复用丢包的线头阻塞问题
QUIC保留了HTTP2.0多路复用的特性，在之前的多路复用过程中，同一个TCP连接上有多个stream，假如其中一个stream丢包，在重传前后的stream都会受到影响，而QUIC中一个连接上的多个stream之间没有依赖。所以当发生丢包时，只会影响当前的stream，也就避免了线头阻塞问题。 - 优化重传策略
以往的TCP丢包重传策略是:在发送端为每一个封包标记一个编号(sequence number)，接收端在收到封包时，就会回传一个带有对应编号的ACK封包给发送端，告知发送端封包已经确实收到。当发送端在超过一定时间之后还没有收到回传的ACK，就会认为封包已经丢失，启动重新传送的机制，复用与原来相同的编号重新发送一次封包，确保在接收端这边没有任何封包漏接。这样的机制就会带来一些问题，假设发送端总共对同一个封包发送了两次(初始＋重传)，使用的都是同一个sequence number:编号N。之后发送端在拿到编号N封包的回传ACK时，将无法判断这个带有编号N的ACK，是接收端在收到初始封包后回传的ACK。这就会加大后续的重传计算的耗时。QUIC为了避免这个问题，发送端在传送封包时，初始与重传的每一个封包都改用一个新的编号，unique packet number，每一个编号都唯一而且严格递增，这样每次在收到ACK时，就可以依据编号明确的判断这个ACK是来自初始封包或者是重传封包。 - 流量控制
通过流量控制可以限制客户端传输资料量的大小，有了流量控制后，接收端就可以只保留相对应大小的接收 buffer ,优化记忆体被占用的空间。但是如果存在一个流量极慢的stream ，光一个stream就有可能估用掉接收端所有的资源。QUIC为了避免这个潜在的HOL Blocking，采用了连线层(connection flow control)和Stream层的(streamflow control)流量控制，限制单一Stream可以占用的最大buffer size。 - 连接迁移
TCP连接基于四元组（源IP、源端口、目的IP、目的端口)，切换网络时至少会有一个因素发生变化，导致连接发生变化。当连接发生变化时，如果还使用原来的TCP连接，则会导致连接失败，就得等原来的连接超时后重新建立连接，所以我们有时候发现切换到一个新网络时，即使新网络状况良好，但内容还是需要加载很久。如果实现得好，当检测到网络变化时立刻建立新的TCP连接，即使这样，建立新的连接还是需要几百毫秒的时间。QUIC的连接不受四元组的影响，当这四个元素发生变化时，原连接依然维持。QUIC连接不以四元组作为标识，而是使用一个64位的随机数，这个随机数被称为Connection lD，对应每个stream，即使IP或者端口发生变化，只要Connection ID没有变化，那么连接依然可以维持。
