HTTP 协议在我们的生活中随处可见,打开手机或者电脑,只要你上网,不论是用 iPhone、Android、Windows 还是 Mac,不论是用浏览器还是 App,不论是看新闻、短视频还是听音乐、玩游戏,后面总会有 HTTP 在默默为你服务。
据 NetCraft 公司统计,目前全球至少有 16 亿个网站、2 亿多个独立域名,而这个庞大网络世界的底层运转机制就是 HTTP。
那么,在享受如此便捷舒适的网络生活时,你有没有想过,HTTP 协议是怎么来的?它最开始是什么样子的?又是如何一步一步发展到今天,几乎“统治”了整个互联网世界的呢?
常言道:“时势造英雄,英雄亦造时势”。
今天我就和你来聊一聊 HTTP 的发展历程,看看它的成长轨迹,看看历史上有哪些事件推动了它的前进,它又促进了哪些技术的产生,一起来见证“英雄之旅”。
在这个过程中,你也能够顺便了解一下 HTTP 的“历史局限性”,明白 HTTP 为什么会设计成现在这个样子。
史前时期
20 世纪 60 年代,美国国防部高等研究计划署(ARPA)建立了 ARPA 网,它有四个分布在各地的节点,被认为是如今互联网的“始祖”。
然后在 70 年代,基于对 ARPA 网的实践和思考,研究人员发明出了著名的 TCP/IP 协议。由于具有良好的分层结构和稳定的性能,TCP/IP 协议迅速战胜其他竞争对手流行起来,并在 80 年代中期进入了 UNIX 系统内核,促使更多的计算机接入了互联网。
创世纪
蒂姆·伯纳斯 - 李
1989 年,任职于欧洲核子研究中心(CERN)的蒂姆·伯纳斯 - 李(Tim Berners-Lee)发表了一篇论文,提出了在互联网上构建超链接文档系统的构想。这篇论文中他确立了三项关键技术。
- URI:即统一资源标识符,作为互联网上资源的唯一身份;
- HTML:即超文本标记语言,描述超文本文档;
- HTTP:即超文本传输协议,用来传输超文本。
这三项技术在如今的我们看来已经是稀松平常,但在当时却是了不得的大发明。基于它们,就可以把超文本系统完美地运行在互联网上,让各地的人们能够自由地共享信息,蒂姆把这个系统称为“万维网”(World Wide Web),也就是我们现在所熟知的 Web。
所以在这一年,我们的英雄“HTTP”诞生了,从此开始了它伟大的征途。
HTTP/0.9
20 世纪 90 年代初期的互联网世界非常简陋,计算机处理能力低,存储容量小,网速很慢,还是一片“信息荒漠”。网络上绝大多数的资源都是纯文本,很多通信协议也都使用纯文本,所以 HTTP 的设计也不可避免地受到了时代的限制。
这一时期的 HTTP 被定义为 0.9 版,结构比较简单,为了便于服务器和客户端处理,它也采用了纯文本格式。蒂姆·伯纳斯 - 李最初设想的系统里的文档都是只读的,所以只允许用“GET”动作从服务器上获取 HTML 文档,并且在响应请求之后立即关闭连接,功能非常有限。
HTTP/0.9 虽然很简单,但它作为一个“原型”,充分验证了 Web 服务的可行性,而“简单”也正是它的优点,蕴含了进化和扩展的可能性,因为:
“把简单的系统变复杂”,要比“把复杂的系统变简单”容易得多。
HTTP/1.0
1993 年,NCSA(美国国家超级计算应用中心)开发出了 Mosaic,是第一个可以图文混排的浏览器,随后又在 1995 年开发出了服务器软件 Apache,简化了 HTTP 服务器的搭建工作。
同一时期,计算机多媒体技术也有了新的发展:1992 年发明了 JPEG 图像格式,1995 年发明了 MP3 音乐格式。
这些新软件新技术一经推出立刻就吸引了广大网民的热情,更的多的人开始使用互联网,研究 HTTP 并提出改进意见,甚至实验性地往协议里添加各种特性,从用户需求的角度促进了 HTTP 的发展。
于是在这些已有实践的基础上,经过一系列的草案,HTTP/1.0 版本在 1996 年正式发布。它在多方面增强了 0.9 版,形式上已经和我们现在的 HTTP 差别不大了,例如:
- 增加了 HEAD、POST 等新方法;
- 增加了响应状态码,标记可能的错误原因;
- 引入了协议版本号概念;
- 引入了 HTTP Header(头部)的概念,让 HTTP 处理请求和响应更加灵活;
- 传输的数据不再仅限于文本。
- 但 HTTP/1.0 并不是一个“标准”,只是记录已有实践和模式的一份参考文档,不具有实际的约束力,相当于一个“备忘录”。
所以 HTTP/1.0 的发布对于当时正在蓬勃发展的互联网来说并没有太大的实际意义,各方势力仍然按照自己的意图继续在市场上奋力拼杀。
HTTP/1.1
1995 年,网景的 Netscape Navigator 和微软的 Internet Explorer 开始了著名的“浏览器大战”,都希望在互联网上占据主导地位。
这场战争的结果你一定早就知道了,最终微软的 IE 取得了决定性的胜利,而网景则“败走麦城”(但后来却凭借 Mozilla Firefox 又扳回一局)。
“浏览器大战”的是非成败我们放在一边暂且不管,不可否认的是,它再一次极大地推动了 Web 的发展,HTTP/1.0 也在这个过程中经受了实践检验。于是在“浏览器大战”结束之后的 1999 年,HTTP/1.1 发布了 RFC 文档,编号为 2616,正式确立了延续十余年的传奇。
从版本号我们就可以看到,HTTP/1.1 是对 HTTP/1.0 的小幅度修正。但一个重要的区别是:它是一个“正式的标准”,而不是一份可有可无的“参考文档”。这意味着今后互联网上所有的浏览器、服务器、网关、代理等等,只要用到 HTTP 协议,就必须严格遵守这个标准,相当于是互联网世界的一个“立法”。
不过,说 HTTP/1.1 是“小幅度修正”也不太确切,它还是有很多实质性进步的。毕竟经过了多年的实战检验,比起 0.9/1.0 少了“学术气”,更加“接地气”,同时表述也更加严谨。HTTP/1.1 主要的变更点有:
- 增加了 PUT、DELETE 等新的方法;
- 增加了缓存管理和控制;
- 明确了连接管理,允许持久连接;
- 允许响应数据分块(chunked),利于传输大文件;
- 强制要求 Host 头,让互联网主机托管成为可能。
HTTP/1.1 的推出可谓是“众望所归”,互联网在它的“保驾护航”下迈开了大步,由此走上了“康庄大道”,开启了后续的“Web 1.0”“Web 2.0”时代。现在许多的知名网站都是在这个时间点左右创立的,例如 Google、新浪、搜狐、网易、腾讯等。
不过由于 HTTP/1.1 太过庞大和复杂,所以在 2014 年又做了一次修订,原来的一个大文档被拆分成了六份较小的文档,编号为 7230-7235,优化了一些细节,但此外没有任何实质性的改动。
HTTP/2
HTTP/1.1 发布之后,整个互联网世界呈现出了爆发式的增长,度过了十多年的“快乐时光”,更涌现出了 Facebook、Twitter、淘宝、京东等互联网新贵。
这期间也出现了一些对 HTTP 不满的意见,主要就是连接慢,无法跟上迅猛发展的互联网,但 HTTP/1.1 标准一直“岿然不动”,无奈之下人们只好发明各式各样的“小花招”来缓解这些问题,比如以前常见的切图、JS 合并等网页优化手段。
终于有一天,搜索巨头 Google 忍不住了,决定“揭竿而起”,就像马云说的“如果银行不改变,我们就改变银行”。那么,它是怎么“造反”的呢?
Google 首先开发了自己的浏览器 Chrome,然后推出了新的 SPDY 协议,并在 Chrome 里应用于自家的服务器,如同十多年前的网景与微软一样,从实际的用户方来“倒逼”HTTP 协议的变革,这也开启了第二次的“浏览器大战”。
历史再次重演,不过这次的胜利者是 Google,Chrome 目前的全球的占有率超过了 60%。“挟用户以号令天下”,Google 借此顺势把 SPDY 推上了标准的宝座,互联网标准化组织以 SPDY 为基础开始制定新版本的 HTTP 协议,最终在 2015 年发布了 HTTP/2,RFC 编号 7540。
HTTP/2 的制定充分考虑了现今互联网的现状:宽带、移动、不安全,在高度兼容 HTTP/1.1 的同时在性能改善方面做了很大努力,主要的特点有:
- 二进制协议,不再是纯文本;
- 可发起多个请求,废弃了 1.1 里的管道;
- 使用专用算法压缩头部,减少数据传输量;
- 允许服务器主动向客户端推送数据;
- 增强了安全性,“事实上”要求加密通信。
- 虽然 HTTP/2 到今天已经四岁,也衍生出了 gRPC 等新协议,但由于 HTTP/1.1 实在是太过经典和强势,目前它的普及率还比较低,大多数网站使用的仍然还是 20 年前的 HTTP/1.1。
HTTP/3
看到这里,你可能会问了:“HTTP/2 这么好,是不是就已经完美了呢?”
答案是否定的,这一次还是 Google,而且它要“革自己的命”。
在 HTTP/2 还处于草案之时,Google 又发明了一个新的协议,叫做 QUIC,而且还是相同的“套路”,继续在 Chrome 和自家服务器里试验着“玩”,依托它的庞大用户量和数据量,持续地推动 QUIC 协议成为互联网上的“既成事实”。
“功夫不负有心人”,当然也是因为 QUIC 确实自身素质过硬。
在去年,也就是 2018 年,互联网标准化组织 IETF 提议将“HTTP over QUIC”更名为“HTTP/3”并获得批准,HTTP/3 正式进入了标准化制订阶段,也许两三年后就会正式发布,到时候我们很可能会跳过 HTTP/2 直接进入 HTTP/3。
小结
今天我和你一起跨越了三十年的历史长河,回顾了 HTTP 协议的整个发展过程,在这里简单小结一下今天的内容:
- HTTP 协议始于三十年前蒂姆·伯纳斯 - 李的一篇论文;
- HTTP/0.9 是个简单的文本协议,只能获取文本资源;
- HTTP/1.0 确立了大部分现在使用的技术,但它不是正式标准;
- HTTP/1.1 是目前互联网上使用最广泛的协议,功能也非常完善;
- HTTP/2 基于 Google 的 SPDY 协议,注重性能改善,但还未普及;
- HTTP/3 基于 Google 的 QUIC 协议,是将来的发展方向。
希望通过今天的介绍,你能够对 HTTP 有一个初步但清晰的印象,知道了“来龙”才能更好地知道“去脉”。
课下作业
- 你认为推动 HTTP 发展的原动力是什么?
- 你是怎么理解 HTTP(超文本传输协议)的?
欢迎你把自己的答案写在留言区,与我和其他同学一起讨论。暂时回答不出来也不要紧,你可以带着这些问题在后续的课程里寻找答案。
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