上一讲我介绍了 HTTP 的五个基本特点,这一讲要说的则是它的优点和缺点。其实这些也应该算是 HTTP 的特点,但这一讲会更侧重于评价它们的优劣和好坏。
上一讲我也留了两道课下作业,不知道你有没有认真思考过,今天可以一起来看看你的答案与我的观点想法是否相符,共同探讨。
不过在正式开讲之前我还要提醒你一下,今天的讨论范围仅限于 HTTP/1.1,所说的优点和缺点也仅针对 HTTP/1.1。实际上,专栏后续要讲的 HTTPS 和 HTTP/2 都是对 HTTP/1.1 优点的发挥和缺点的完善。
简单、灵活、易于扩展
首先,HTTP 最重要也是最突出的优点是“简单、灵活、易于扩展”。
初次接触 HTTP 的人都会认为,HTTP 协议是很“简单”的,基本的报文格式就是“header+body”,头部信息也是简单的文本格式,用的也都是常见的英文单词,即使不去看 RFC 文档,只靠猜也能猜出个“八九不离十”。
可不要小看了“简单”这个优点,它不仅降低了学习和使用的门槛,能够让更多的人研究和开发 HTTP 应用,而且我在第 1 讲时就说过,“简单”蕴含了进化和扩展的可能性,所谓“少即是多”,“把简单的系统变复杂”,要比“把复杂的系统变简单”容易得多。
所以,在“简单”这个最基本的设计理念之下,HTTP 协议又多出了“灵活和易于扩展”的优点。
“灵活和易于扩展”实际上是一体的,它们互为表里、相互促进,因为“灵活”所以才会“易于扩展”,而“易于扩展”又反过来让 HTTP 更加灵活,拥有更强的表现能力。
HTTP 协议里的请求方法、URI、状态码、原因短语、头字段等每一个核心组成要素都没有被“写死”,允许开发者任意定制、扩充或解释,给予了浏览器和服务器最大程度的信任和自由,也正好符合了互联网“自由与平等”的精神——缺什么功能自己加个字段或者错误码什么的补上就是了。
“请勿跟踪”所使用的头字段 DNT(Do Not Track)就是一个很好的例子。它最早由 Mozilla 提出,用来保护用户隐私,防止网站监测追踪用户的偏好。不过可惜的是 DNT 从推出至今有差不多七八年的历史,但很多网站仍然选择“无视”DNT。虽然 DNT 基本失败了,但这也正说明 HTTP 协议是“灵活自由的”,不会受单方面势力的压制。
“灵活、易于扩展”的特性还表现在 HTTP 对“可靠传输”的定义上,它不限制具体的下层协议,不仅可以使用 TCP、UNIX Domain Socket,还可以使用 SSL/TLS,甚至是基于 UDP 的 QUIC,下层可以随意变化,而上层的语义则始终保持稳定。
应用广泛、环境成熟
HTTP 协议的另一大优点是“应用广泛”,软硬件环境都非常成熟。
随着互联网特别是移动互联网的普及,HTTP 的触角已经延伸到了世界的每一个角落:从简单的 Web 页面到复杂的 JSON、XML 数据,从台式机上的浏览器到手机上的各种 APP,从看新闻、泡论坛到购物、理财、“吃鸡”,你很难找到一个没有使用 HTTP 的地方。
不仅在应用领域,在开发领域 HTTP 协议也得到了广泛的支持。它并不限定某种编程语言或者操作系统,所以天然具有“跨语言、跨平台”的优越性。而且,因为本身的简单特性很容易实现,所以几乎所有的编程语言都有 HTTP 调用库和外围的开发测试工具,这一点我觉得就不用再举例了吧,你可能比我更熟悉。
HTTP 广泛应用的背后还有许多硬件基础设施支持,各个互联网公司和传统行业公司都不遗余力地“触网”,购买服务器开办网站,建设数据中心、CDN 和高速光纤,持续地优化上网体验,让 HTTP 运行的越来越顺畅。
“应用广泛”的这个优点也就决定了:无论是创业者还是求职者,无论是做网站服务器还是写应用客户端,HTTP 协议都是必须要掌握的基本技能。
无状态
看过了两个优点,我们再来看看一把“双刃剑”,也就是上一讲中说到的“无状态”,它对于 HTTP 来说既是优点也是缺点。
“无状态”有什么好处呢?
因为服务器没有“记忆能力”,所以就不需要额外的资源来记录状态信息,不仅实现上会简单一些,而且还能减轻服务器的负担,能够把更多的 CPU 和内存用来对外提供服务。
而且,“无状态”也表示服务器都是相同的,没有“状态”的差异,所以可以很容易地组成集群,让负载均衡把请求转发到任意一台服务器,不会因为状态不一致导致处理出错,使用“堆机器”的“笨办法”轻松实现高并发高可用。
那么,“无状态”又有什么坏处呢?
既然服务器没有“记忆能力”,它就无法支持需要连续多个步骤的“事务”操作。例如电商购物,首先要登录,然后添加购物车,再下单、结算、支付,这一系列操作都需要知道用户的身份才行,但“无状态”服务器是不知道这些请求是相互关联的,每次都得问一遍身份信息,不仅麻烦,而且还增加了不必要的数据传输量。
所以,HTTP 协议最好是既“无状态”又“有状态”,不过还真有“鱼和熊掌”两者兼得这样的好事,这就是“小甜饼”Cookie 技术(第 19 讲)。
明文
HTTP 协议里还有一把优缺点一体的“双刃剑”,就是明文传输。
“明文”意思就是协议里的报文(准确地说是 header 部分)不使用二进制数据,而是用简单可阅读的文本形式。
对比 TCP、UDP 这样的二进制协议,它的优点显而易见,不需要借助任何外部工具,用浏览器、Wireshark 或者 tcpdump 抓包后,直接用肉眼就可以很容易地查看或者修改,为我们的开发调试工作带来极大的便利。
当然,明文的缺点也是一样显而易见,HTTP 报文的所有信息都会暴露在“光天化日之下”,在漫长的传输链路的每一个环节上都毫无隐私可言,不怀好意的人只要侵入了这个链路里的某个设备,简单地“旁路”一下流量,就可以实现对通信的窥视。
你有没有听说过“免费 WiFi 陷阱”之类的新闻呢?
黑客就是利用了 HTTP 明文传输的缺点,在公共场所架设一个 WiFi 热点开始“钓鱼”,诱骗网民上网。一旦你连上了这个 WiFi 热点,所有的流量都会被截获保存,里面如果有银行卡号、网站密码等敏感信息的话那就危险了,黑客拿到了这些数据就可以冒充你为所欲为。
不安全
与“明文”缺点相关但不完全等同的另一个缺点是“不安全”。
安全有很多的方面,明文只是“机密”方面的一个缺点,在“身份认证”和“完整性校验”这两方面 HTTP 也是欠缺的。
“身份认证”简单来说就是“怎么证明你就是你”。在现实生活中比较好办,你可以拿出身份证、驾照或者护照,上面有照片和权威机构的盖章,能够证明你的身份。
但在虚拟的网络世界里这却是个麻烦事。HTTP 没有提供有效的手段来确认通信双方的真实身份。虽然协议里有一个基本的认证机制,但因为刚才所说的明文传输缺点,这个机制几乎可以说是“纸糊的”,非常容易被攻破。如果仅使用 HTTP 协议,很可能你会连到一个页面一模一样但却是个假冒的网站,然后再被“钓”走各种私人信息。
HTTP 协议也不支持“完整性校验”,数据在传输过程中容易被窜改而无法验证真伪。
比如,你收到了一条银行用 HTTP 发来的消息:“小明向你转账一百元”,你无法知道小明是否真的就只转了一百元,也许他转了一千元或者五十元,但被黑客窜改成了一百元,真实情况到底是什么样子 HTTP 协议没有办法给你答案。
虽然银行可以用 MD5、SHA1 等算法给报文加上数字摘要,但还是因为“明文”这个致命缺点,黑客可以连同摘要一同修改,最终还是判断不出报文是否被窜改。
为了解决 HTTP 不安全的缺点,所以就出现了 HTTPS,这个我们以后再说。
性能
最后我们来谈谈 HTTP 的性能,可以用六个字来概括:“不算差,不够好”。
HTTP 协议基于 TCP/IP,并且使用了“请求 - 应答”的通信模式,所以性能的关键就在这两点上。
必须要说的是,TCP 的性能是不差的,否则也不会纵横互联网江湖四十余载了,而且它已经被研究的很透,集成在操作系统内核里经过了细致的优化,足以应付大多数的场景。
只可惜如今的江湖已经不是从前的江湖,现在互联网的特点是移动和高并发,不能保证稳定的连接质量,所以在 TCP 层面上 HTTP 协议有时候就会表现的不够好。
而“请求 - 应答”模式则加剧了 HTTP 的性能问题,这就是著名的“队头阻塞”(Head-of-line blocking),当顺序发送的请求序列中的一个请求因为某种原因被阻塞时,在后面排队的所有请求也一并被阻塞,会导致客户端迟迟收不到数据。
为了解决这个问题,就诞生出了一个专门的研究课题“Web 性能优化”,HTTP 官方标准里就有“缓存”一章(RFC7234),非官方的“花招”就更多了,例如切图、数据内嵌与合并,域名分片、JavaScript“黑科技”等等。
不过现在已经有了终极解决方案:HTTP/2 和 HTTP/3,后面我也会展开来讲。
小结
- HTTP 最大的优点是简单、灵活和易于扩展;
- HTTP 拥有成熟的软硬件环境,应用的非常广泛,是互联网的基础设施;
- HTTP 是无状态的,可以轻松实现集群化,扩展性能,但有时也需要用 Cookie 技术来实现“有状态”;
- HTTP 是明文传输,数据完全肉眼可见,能够方便地研究分析,但也容易被窃听;
- HTTP 是不安全的,无法验证通信双方的身份,也不能判断报文是否被窜改;
- HTTP 的性能不算差,但不完全适应现在的互联网,还有很大的提升空间。
- 虽然 HTTP 免不了这样那样的缺点,但你也不要怕,别忘了它有一个最重要的“灵活可扩展”的优点,所有的缺点都可以在这个基础上想办法解决,接下来的“进阶篇”和“安全篇”就会讲到。
课下作业
- 你最喜欢的 HTTP 优点是哪个?最不喜欢的缺点又是哪个?为什么?
- 你能够再进一步扩展或补充论述今天提到这些优点或缺点吗?
- 你能试着针对这些缺点提出一些自己的解决方案吗?
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。如果你觉得有所收获,欢迎你把文章分享给你的朋友。