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HTTP/2

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HTTP／HTTPS
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HTTP/2（超文字傳輸協定第2版，最初命名為HTTP 2.0），簡稱為h2（基於TLS/1.2或以上版本的加密連接）或h2c（非加密連接）[1]，是HTTP協定的的第二個主要版本，使用於萬維網。

HTTP/2是HTTP協定自1999年HTTP 1.1發佈後的首個更新，主要基於SPDY協定。它由互聯網工程任務組（IETF）的Hypertext Transfer Protocol Bis（httpbis）工作小組進行開發。[2]該組織於2014年12月將HTTP/2標準提議遞交至IESG（英語：Internet_Engineering_Steering_Group）進行討論[3]，於2015年2月17日被批准。[4]

HTTP/2標準於2015年5月以RFC 7540正式發表。[5]HTTP/2的標準化工作由Chrome、Opera、Firefox[6]、Internet Explorer 11、Safari、Amazon Silk（英語：Amazon Silk）及Edge等瀏覽器提供支援。[7]

多數主流瀏覽器已經在2015年底支援了該協定。[8]此外，根據W3Techs的數據，截至2019年6月，全球有36.5%的網站支援了HTTP/2。[9]

協定的制定

協定制定伊始，工作群組章程關注了下列目標和受關心的問題：[2]

Facebook對各方案進行了評價並最終推薦了SPDY協定[10]。HTTP 2.0的首個草稿於2012年11月發佈，其內容基本和SPDY協定相同[11]。

協定之間的的比較

HTTP/2與HTTP/1.1比較

HTTP/2 相比 HTTP/1.1 的修改並不會破壞現有程式的工作，但是新的程式可以藉由新特性得到更好的速度。[12]

HTTP/2 保留了 HTTP/1.1 的大部分語意，例如請求方法、狀態碼乃至URI和絕大多數HTTP頭部欄位一致。而 HTTP/2 採用了新的方法來編碼、傳輸 客戶端<——>伺服器 間的數據。[12]

HTTP/1.1與SPDY的區別

主條目：SPDY

SPDY (發音為"speedy") 是一個由 Google 主導的研究專案發明的HTTP替代協定。[13]SPDY一開始主要關注降低延遲，採用了TCP通道，但是使用了不同的協定來達到此目的。其與HTTP/1.1相比，主要的改變有：[14]

  • 實現無需先入先出的多路復用
  • 為簡化客戶端和伺服器開發的訊息—幀機制
  • 強制性壓縮（包括HTTP頭部）
  • 優先級排序
  • 雙向通訊

HTTP/2與SPDY的比較

HTTP/2的開發基於SPDY進行躍進式改進。在諸多修改中，最顯著的改進在於，HTTP/2使用了一份經過客製化的壓縮演算法，基於霍夫曼編碼，以此替代了SPDY的動態流壓縮演算法，以避免對協定的Oracle攻擊——這一類攻擊以CRIME為代表。此外，HTTP/2禁用了諸多加密套件，以保證基於TLS的連接的前向安全。

新特性

在 HTTP/2 的第一版草案（對 SPDY 協定的復刻）中，新增的效能改進不僅包括HTTP/1.1中已有的多路復用，修復隊頭阻塞問題，允許設置設定請求優先級，還包含了一個頭部壓縮演算法(HPACK)[15][16]。此外， HTTP/2 採用了二進制而非明文來打包、傳輸 客戶端<——>伺服器 間的數據。[12]

幀、訊息、流和TCP連接

有別於HTTP/1.1在連接中的明文請求，HTTP/2與SPDY一樣，將一個TCP連接分為若干個流（Stream），每個流中可以傳輸若干訊息（Message），每個訊息由若干最小的二進制幀（Frame）組成。[12]這也是HTTP/1.1與HTTP/2最大的區別所在。 HTTP/2中，每個用戶的操作行為被分配了一個流編號(stream ID)，這意味着用戶與伺服器端之間建立了一個TCP通道；協定將每個請求分割為二進制的控制幀與數據幀部分，以便解析。這個舉措在SPDY中的實踐表明，相比HTTP/1.1，新頁面載入可以加快11.81% 到 47.7%[17]

HPACK 演算法

HPACK演算法是新引入HTTP/2的一個演算法，用於對HTTP頭部做壓縮。其原理在於：

  • 客戶端與伺服器端根據 RFC 7541 的附錄A，維護一份共同的靜態字典（Static Table），其中包含了常見頭部名及常見頭部名稱與值的組合的代碼；
  • 客戶端和伺服器端根據先入先出的原則，維護一份可動態添加內容的共同動態字典（Dynamic Table）；
  • 客戶端和伺服器端根據 RFC 7541 的附錄B，支援基於該靜態哈夫曼碼表的哈夫曼編碼（Huffman Coding）。

伺服器推播

網站為了使請求數減少，通常採用對頁面上的圖片、指令碼進行極簡化處理。但是，這一舉措十分不方便，也不高效，依然需要諸多HTTP連結來載入頁面和頁面資源。

HTTP/2引入了伺服器推播，即伺服器端向客戶端傳送比客戶端請求更多的數據。這允許伺服器直接提供瀏覽器渲染頁面所需資源，而無須瀏覽器在收到、解析頁面後再提起一輪請求，節約了載入時間。[18]

瀏覽器支援

截至2015年末，主要的瀏覽器的最新版本已經支援HTTP/2這一協定。[8]其中：

h2c 的支援度

HTTP/2 的設計本身允許非加密的 HTTP 協定，也允許使用 TLS 1.2 或更新版本協定進行加密。[20]協定本身未要求必須使用加密，[21] 惟多數客戶端 (例如 Firefox,[22] Chrome, Safari, Opera, IE, Edge) 的開發者聲明，他們只會實現通過TLS加密的HTTP/2協定，這使得經TLS加密的HTTP/2(即h2)成為了事實上的強制標準，而h2c事實上被主流瀏覽器廢棄。[23]

SPDY 退出歷史舞台

2015年9月，Google 宣佈了計劃，移除對SPDY的支援，擁抱 HTTP/2[24]，並將在Chrome 51中生效。[25][26]

HTTP/2 的實現

HTTP/2 工作群組在其官方 Github 上羅列了諸多已經支援該協定的代碼實現。[27]

批評與爭議

HTTP/2的開發過程乃至協定本身都曾受到批評。

針對協定開發本身

FreeBSD和Varnish cache的開發者保羅-恆寧·坎瀑（英語：Poul-Henning Kamp）批評稱，這個標準檔案的準備過程短得不切實際，而且未基於除了SPDY之外的任何協定，以至於其他協定失去了對草案進行改進的機會。[28]Kampala批評說，這個協定本身與HTTP不一致，而且還毫無必要地變得極為複雜。[28]他還認為，這個協定違背了互聯網協定的分層原則[28]，例如說，將本屬於TCP傳輸層的流控制(flow control)功能放入了協定中。

針對加密的爭議

一開始，以HTTP工作群組某位主席為首的成員在郵寄清單[29]建議引入強制使用TLS協定實現的HTTP/2.0（Mandatory TLS in HTTP/2.0），這招致了爭議。批評者認為，加密增加了十分不必要的開銷，而且很多HTTP服務實際上無需加密，提供者也無意為此花費更多的資源。而支持者認為，實踐中TLS加密的開銷微不足道。[30]

Poul-Henning Kamp 批評IETF在制定HTTP/2時，遵循了一個特定的「政治議程」（political agenda），壓縮了討論的空間。[28][31][32]

強制加密議程的批評者認為，其基於現有的證書框架，對於開源社區並非新創造，亦不是獨特的。2013年，一位思科員工表示，現有證書模型與路由器一類的小型化裝置並不相容，因為現有的證書框架需要為每張證書付出不可避免的成本，還需要進行每年更新的流程。[33]工作群組最終未能在強制加密這一點上達成一致，但是大部分客戶端只實現了基於TLS的HTTP/2，使之成為事實標準。[21]

HTTP/2也被批評未能支援機會性加密，即類似SMTP中存在已久的STARTTLS一樣能抵禦被動監控（英語：passive monitoring）的措施。 批評者指出，HTTP/2的提議違背了IETF自身制定的《最佳實踐 188》（BCP 188） 即 RFC 7258。[34]這份檔案指出，被動監控應被當作一種攻擊，IETF指定的標準應當設置抵禦這種攻擊的措施（例如機會性加密）。目前，已經有一系列機會性加密規範被提出[35][36] [37]，工作群組也制定了 draft-ietf-httpbis-http2-encryption-01 這一官方版方案。

參考資料

  1. ^ Mike, Belshe; Martin, Thomson; Roberto, Peon. Hypertext Transfer Protocol Version 2 (HTTP/2). tools.ietf.org. 2015-05 [2017-07-02]. ISSN 2070-1721 （英語）. 
  2. ^ 2.0 2.1 Hypertext Transfer Protocol Bis (httpbis) - Charter. IETF. 2012. 
  3. ^ Raymor, Brian. Wait for it – HTTP/2 begins Working Group Last Call!. Microsoft Open Technologies. 2014-08-07. [永久失效連結]
  4. ^ Mark Nottingham. HTTP/2 Approved. www.ietf.org. Internet Engineering Task Force. 2015-02-18 [2015-04-19]. （原始內容存檔於2015-02-20）. 
  5. ^ RFC 7540 - Hypertext Transfer Protocol Version 2 (HTTP/2). IETF. May 2015 [14 May 2015]. 
  6. ^ See what’s new in Firefox!. www.mozilla.org. Mozilla Foundation. February 2015. 
  7. ^ Can the rise of SPDY threaten HTTP?. blog.restlet.com. Restlet, Inc. October 2011. 
  8. ^ 8.0 8.1 HTTP2 browser support. [March 9, 2017]. 
  9. ^ Usage of HTTP/2 for websites. World Wide Web Technology Surveys. W3Techs. Jun 22, 2019 （英語）. 
  10. ^ HTTP2 Expression of Interest, Doug Beaver, 15 Jul 2012
  11. ^ Dio Synodinos. HTTP 2.0 First Draft Published. InfoQ. 2012-11-30. 
  12. ^ 12.0 12.1 12.2 12.3 Ilya Grigorik. Chapter 12: HTTP 2.0. High Performance Browser Networking. O'Reilly Media, Inc. 
  13. ^ Sebastian Anthony. S&M vs. SPDY: Microsoft and Google battle over the future of HTTP 2.0. ExtremeTech. March 28, 2012. 
  14. ^ Grigorik, Ilya. Life beyond HTTP 1.1: Google's SPDY. 
  15. ^ https://tools.ietf.org/html/rfc7541
  16. ^ Dio Synodinos. HTTP 2.0 First Draft Published. InfoQ.com (C4Media Inc.). November 2012. 
  17. ^ SPDY: An experimental protocol for a faster web. The Chromium Projects. 
  18. ^ Pratt, Michael. Apiux. apiux.com. [March 19, 2014]. 
  19. ^ Rob Trace, David Walp. HTTP/2: The Long-Awaited Sequel. Microsoft. October 8, 2014 [8 October 2014]. 
  20. ^ Belshe, M.; Peon, R.; Thomson, M. Hypertext Transfer Protocol Version 2, Use of TLS Features. [2015-02-10]. 
  21. ^ 21.0 21.1 HTTP/2 Frequently Asked Questions. IETF HTTP Working Group. [2014-09-08]. 
  22. ^ Networking/http2. MozillaWiki. [2014-09-07]. 
  23. ^ mnot’s blog: HTTP/2 Implementation Status. 
  24. ^ Chris Bentzel; Bence Béky. Hello HTTP/2, Goodbye SPDY. Chromium Blog. 2015-02-09. Update: To better align with Chrome's release cycle, SPDY and NPN support will be removed with the release of Chrome 51. 
  25. ^ API Deprecations and Removals in Chrome 51. TL;DR: Support for HTTP/2 is widespread enough that SPDY/3.1 support can be dropped. 
  26. ^ https://www.nginx.com/blog/supporting-http2-google-chrome-users/
  27. ^ http2-spec: Working copy of the HTTP/2 Specification. HTTP/2. 2017-06-30. 
  28. ^ 28.0 28.1 28.2 28.3 Kamp, Poul-Henning. HTTP/2.0 – The IETF is Phoning It In (Bad protocol, bad politics). ACM Queue. 2015-01-06 [2015-01-12]. 
  29. ^ https://lists.w3.org/Archives/Public/ietf-http-wg/2012JulSep/0601.html
  30. ^ Grigorik, Ilya. Is TLS Fast Yet?. [30 December 2015]. 
  31. ^ Kamp, P. H. Http/2.0. Communications of the ACM. 2015, 58 (3): 40. doi:10.1145/2717515. 
  32. ^ Kamp, Poul-Henning. Re: Last Call: <draft-ietf-httpbis-http2-16.txt> (Hypertext Transfer Protocol version 2) to Proposed Standard. ietf-http-wg@w3.org (郵寄清單). 2015-01-07 [2015-01-12]. 
  33. ^ Lear, Eliot. Mandatory encryption *is* theater. ietf-http-wg@w3.org (郵寄清單). 2013-08-25 [2015-01-26]. 
  34. ^ Murenin, Constantine A. Re: Last Call: <draft-ietf-httpbis-http2-16.txt> (Hypertext Transfer Protocol version 2) to Proposed Standard. ietf-http-wg@w3.org (郵寄清單). 2015-01-09 [2015-01-12]. 
  35. ^ Paul Hoffman. draft-hoffman-httpbis-minimal-unauth-enc-01 - Minimal Unauthenticated Encryption (MUE) for HTTP-2. Internet Engineering Task Force. 
  36. ^ Mark Nottingham; Martin Thomson. draft-nottingham-http2-encryption-03 - Opportunistic Encryption for HTTP URIs. Internet Engineering Task Force. 
  37. ^ Mark Nottingham; Martin Thomson. draft-ietf-httpbis-http2-encryption-01 - Opportunistic Security for HTTP. Internet Engineering Task Force. 

參見

外部連結

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