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一分钟预览 HTTP2 特点和抓包解析

2016/09/26 · JavaScript · HTTP/2

原稿出处: 段隆贤   

背景

近期,http网络须求量日益增加,以下是httparchive总计,从二〇一一-11-01到二〇一四-09-01的伸手数量和传导大小的方向图:

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前段时间大部分份顾客端&服务端架构的应用程序,都以用http/1.1连接的,现代浏览器与单个域最洛桑接数,都在4-6个左右,由上海体育场合Total Requests数据,假若不用CDN分流,平均有19个左右的串行需要。
HTTP2 是1997年宣布http1.1后的三次首要的精耕细作,在会谈层面纠正了上述难题,裁减能源占用,来,直接感受一下差别:

HTTP/2 is the future of the Web, and it is here!
这是 Akamai 集团创造的三个法定的现身说法,用以评释 HTTP/2 相比较于事先的 HTTP/1.1 在品质上的特大进步。 同一时间号召 379 张图片,从Load time 的周旋统生龙活虎能够观察 HTTP/2 在速度上的优势。

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本文全部源码和抓包文件在github

HTTP/2 源自 SPDY/2

SPDY 体系公约由谷歌(Google)开辟,于 2008 年公开。它的打算指标是下降 50%的页面加载时间。当下广大扬名四海的互连网商家都在自个儿的网址或 APP 中采取了 SPDY 类别公约(当前风靡版本是 SPDY/3.1),因为它对质量的进级换代是料定的。主流的浏览器(谷歌(Google)、火狐、Opera)也都早就经扶助SPDY,它已经化为了工业标准,HTTP Working-Group 最后决定以 SPDY/2 为根基,开辟 HTTP/2。HTTP/2标准于贰零壹陆年八月以奥迪Q5FC 7540规范刊出。

只是,HTTP/2 跟 SPDY 仍然有例外之处,主如若以下两点:

HTTP/2 援救明文 HTTP 传输,而 SPDY 强制行使 HTTPS
HTTP/2 音讯头的压缩算法选用 HPACK ,而非 SPDY 选拔的 DEFLATE(感激网络朋友 逸风之狐指正)

和谐文书档案请见:rfc7540:HTTP2

HTTP2性情大概浏览

1. 二进制公约

HTTP/2 选用二进制格式传输数据,而非 HTTP/1.x 的文本格式

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由上海体育场合能够见到HTTP2在原先的应用层和HTTP层增添了大器晚成层二进制传输。

二进制协议的多个功利是,能够定义额外的帧。

HTTP/2 定义了近十种帧(详情可剖判抓包文件),为现在的高级应用打好了根基。若是应用文本完结这种成效,剖判数据将会变得不得了费力,二进制深入分析则有助于得多。
RFC7540:Frame Definitions

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契约中定义的帧

2. 多路复用

HTTP/2 复用TCP连接,在五个连连里,客商端和浏览器都能够并且发送多少个央求或应对,并且并不是依据顺序依次对应,那样就幸免了”队头堵塞”(见TCP/IP详细明白卷黄金年代)。
各种 Frame Header 都有二个 Stream ID 正是被用于贯彻该性格。每一遍要求/响应使用不一样的 Stream ID。宛有如一个 TCP 链接上的数据包通过 IP: PORT 来分别出多少包去往哪里相通。

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rfc7540: HTTP2 Multiplexing中对Multiplexing的说明

Streams and Multiplexing A "stream" is an independent, bidirectional sequence of frames exchanged between the client and server within an HTTP/2 connection. Streams have several important characteristics: o A single HTTP/2 connection can contain multiple concurrently open streams, with either endpoint interleaving frames from multiple streams. o Streams can be established and used unilaterally or shared by either the client or server. o Streams can be closed by either endpoint. o The order in which frames are sent on a stream is significant. Recipients process frames in the order they are received. In particular, the order of HEADERS and DATA frames is semantically significant. o Streams are identified by an integer. Stream identifiers are assigned to streams by the endpoint initiating the stream.

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Streams and Multiplexing
 
   A "stream" is an independent, bidirectional sequence of frames
   exchanged between the client and server within an HTTP/2 connection.
   Streams have several important characteristics:
 
   o  A single HTTP/2 connection can contain multiple concurrently open
      streams, with either endpoint interleaving frames from multiple
      streams.
 
   o  Streams can be established and used unilaterally or shared by
      either the client or server.
 
   o  Streams can be closed by either endpoint.
 
   o  The order in which frames are sent on a stream is significant.
      Recipients process frames in the order they are received.  In
      particular, the order of HEADERS and DATA frames is semantically
      significant.
 
   o  Streams are identified by an integer.  Stream identifiers are
      assigned to streams by the endpoint initiating the stream.

3. 数据流

数码流发送到一半的时候,顾客端和服务器都得以发送实信号(LANDST_STREAM帧),废除以此数据流。1.1版撤消数据流的唯生机勃勃办法,正是关闭TCP连接。那正是说,HTTP/2 能够收回某叁遍呼吁,同一时间确定保证TCP连接还开发着,能够被其它央浼使用。

4. 头音讯压缩:

HTTP/2 对音讯头选择 HPACK 实行减削传输,能够节约信息头占用的网络的流量。而 HTTP/1.x 每便央求,都会指引大批量冗余头音讯,浪费了累累带宽能源。
HTTP2对http头建立索引表,形似的头只发送hash table 的index, 同一时候还用了霍夫曼编码和观念的gzip压缩。

5. 服务器推送

服务端能够越来越快的把财富推送给顾客端。譬如服务端能够积极把 JS 和 CSS 文件推送给顾客端,而无需客户端剖判 HTML 再发送那个需要。当顾客端要求的时候,它早就在顾客端了。

那么存在二个标题,借使顾客端设置了缓存怎么做。有二种方法(来自社区)

  • 客商端能够因而设置SETTINGS_ENABLE_PUSH为0值公告服务器端禁用推送
  • 察觉缓存后,客户端和服务器都得以发送连续信号(ENCOREST_STREAM帧),撤销以此数据流。
  • cache-digest(提案)

    rfc7540: HTTP2 Server Push

    #### 6. 流优先级

    HTTP2允许浏览器钦定财富的先行级。

    rfc7540: Stream Priority

浏览器协理

主流浏览器都只扶持 HTTP/2 Over TLS

node中启用http2

node中得以用spdy模块来运营应用,spdy的api,与https是如出一辙的且主流浏览器只支持HTTP/2 Over TLS,需求配置 私钥和申明,本地自签订服务器配置可参照引用6,7

JavaScript

const express = require('express'); const fs = require('fs'); const http2 = require('spdy'); const path = require('path'); const options = { key: fs.readFileSync('./keys/privatekey.pem'), cert: fs.readFileSync('./keys/certificate.pem') }; const app = new express(); http2 .createServer(options, app) .listen(8080, ()=>{ console.log(`Server is listening on . You can open the URL in the browser.`) } ) app.use("/",(req,res)=>{ res.send("hello http2!"); })

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const express = require('express');
const fs =  require('fs');
const http2 = require('spdy');
const path = require('path');
const options = {
    key: fs.readFileSync('./keys/privatekey.pem'),
    cert: fs.readFileSync('./keys/certificate.pem')
};
const app = new express();
http2
  .createServer(options, app)
  .listen(8080, ()=>{
    console.log(`Server is listening on https://localhost:8080.
     You can open the URL in the browser.`)
  }
)
app.use("/",(req,res)=>{
    
  res.send("hello http2!");
})

如上,对于已存在的品类只要改革几行代码就足以接受http2.0了。

央浼头和响应头:

证明:新版的Chrome,对不安全的表明(如本地的自签署服务)会降级到http1.1,firefox不会产出此主题素材。

启动server push

JavaScript

app.get("/",(req,res)=>{ var stream = res.push('/app.js', { //服务器推送 status: 200, // optional method: 'GET', // optional request: { accept: '*/*' }, response: { 'content-type': 'application/javascript' } }) stream.on('error', function() { }) stream.end('console.log("http2 push stream, by Lucien ");') res.send(`hello http2! <script src="/app.js"></script>`);//express 并没有host static ,这个app.js 来自push })

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app.get("/",(req,res)=>{
    var stream = res.push('/app.js', {   //服务器推送
    status: 200, // optional
    method: 'GET', // optional
    request: {
      accept: '*/*'
    },
    response: {
      'content-type': 'application/javascript'
    }
  })
  stream.on('error', function() {
  })
  stream.end('console.log("http2 push stream, by Lucien ");')
 
  res.send(`hello http2!
    <script src="/app.js"></script>`);//express 并没有host static ,这个app.js 来自push
})

源码在github

响应

抓包深入分析

能够用chrome 内部自带的工具(chrome://net-internals/)查看http2流量,但这几个包新闻量少之甚少,结构不比我们耳濡目染的Fiddler%E6%9F%A5%E7%9C%8Bhttp2%E6%B5%81%E9%87%8F,%E4%BD%86%E8%BF%99%E4%B8%AA%E5%8C%85%E4%BF%A1%E6%81%AF%E9%87%8F%E6%AF%94%E8%BE%83%E5%B0%91%EF%BC%8C%E7%BB%93%E6%9E%84%E4%B8%8D%E5%A6%82%E6%88%91%E4%BB%AC%E7%86%9F%E6%82%89%E7%9A%84Fiddler) or Wireshark清晰。

Fiddler是一向作为中间代理,能够作为顾客端直接与服务端通讯,能够像浏览器那样直接解密https,直接看出https报文,
而是由于受限于.NET Framework暂不协助Http2.

用wireshark直接抓包 https:443端口的流量是如此的:

数码被加密了,合同细节完全看不到。
这里介绍了生机勃勃种方式赢得私钥解包。
抓包https包时要把代理关了,不然私钥不是同一个,wireshark不能解包(被那么些坑了半个小时T T)。

二个包内有三个不等的Steam ID

追踪解密后TCP流能够看见,由于多路复用,各样差异的央求交替传输分歧的帧,所以流数据是乱的。但在相仿帧内数据如故如常的。

最后

末尾,HTTP2有更加高的传输速度,越来越少的能源占用,能够去除各个质量优化tricks(如css sprite,inline-image.)
转载WEB开拓的美好未来T.T

仿照效法资料

  1. Turn-on HTTP/2 today!
  2. Hypertext Transfer Protocol Version 2 (HTTP/2)
  3. npm spdy
  4. npm spdy push
  5. How to create a self-signed SSL Certificate
  6. HPACK: Header Compression for HTTP/2
  7. 用Node.js创制自签订的HTTPS服务器

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