前端网络高级篇(七)协议篇

1. HTTP1.0,HTTP1.X到HTTP3.0

HTTP连接在很长一段时间有都是基于TCP的。
HTTP1.0中,没发起一次HTTP请求,就要经历一次TCP三次握手,四次挥手的连接过程。

HTTP1.X(X>0),采用了keep-alive应用层长连接。这种长连接是串形的,即一个文件传输完后,下一个文件才能复用这个连接。
另外,HTTP1.X还有如下特性:

  • 文本传输
  • 支持协议扩展切换Upgrade,从而可以支持webscoket协议
  • 新增缓存控制Cache-ControlEtag,在强缓存和协商缓存中支持了相对过期时间判断(参考文章前端网络高级篇(三)浏览器缓存)。
  • 部分内容传输优化:可以支持超文本文件的部分传输。HTTP请求在消息的正文中除了可携带文本内容,也可以传输二进制数据。例如表单中使用formData提交上传文件时携带的就是二进制数据。

HTTP2.0相对HTTP1.X有如下的优点:

  • 采用二进制格式传输数据
  • 采用TCP多路复用来降低网络请求连接建立和关闭的开销。keep-alive是应用层连接,而TCP多路复用发生在传输层,即不同文件的传输帧可以在同一个TCP连接同时进行流式传输。
    image.png
  • 支持服务端推送
  • 支持传输流的优先级和流量控制。这样,可以通过优先级TAG保证先传输CSS文件,那我们就不需要一定将CSS文件加载写在HTML顶部了。

HTTP2.0 使用了多路复用,一般来说同一域名下只需要使用一个 TCP 连接。但当这个连接中出现了丢包的情况,整个 TCP 都要开始等待重传,也就导致了后面的所有数据都被阻塞了。
基于这个原因,Google 就更起炉灶搞了一个基于 UDP 协议的 QUIC 协议,并且使用在了 HTTP3.0 上。

同一条 QUIC 连接上可以创建多个 stream,来发送多个 HTTP 请求,但是,QUIC 是基于 UDP 的,一个连接上的多个 stream 之间没有依赖。比如下图中 stream2 丢了一个 UDP 包,不会影响后面跟着 Stream3 和 Stream4,不存在 TCP 队头阻塞。虽然 stream2 的那个包需要重新传,但是 stream3、stream4 的包无需等待,就可以发给用户。

QUIC.png

2. 物联网的宠儿-MQTT协议

和HTTP类似,MQTT也是基于TCP /IP,为OSI 7层模型的【应用层协议】。
MQTT协议是为大量计算能力有限,且工作在低带宽、不可靠的网络的远程传感器和控制设备通讯而设计的协议。所以,它非常适合应用在物联网小型设备移动场景等。

MQTT特点

  1. 使用发布/订阅消息模式,提供一对多的消息发布,解除应用程序耦合(这种模式增强了整个系统的可靠性。当一个客户端出现故障时,整个系统可以继续正常工作);
    MQTT.jpg
  2. 对负载内容屏蔽的消息传输;
  3. 使用 TCP/IP 提供网络连接;
  4. 有三种消息发布服务质量:
服务质量类型 描述 例子
至多一次 消息发布完全依赖底层 TCP/IP 网络。会发生消息丢失或重复 可用于设备信息上报,丢失一次读记录无所谓,因为不久后还会有第二次发送
至少一次 确保消息到达,但消息重复可能会发生 可用于聊天系统
只有一次 确保消息到达一次 可用于计费系统中(消息重复或丢失会导致不正确的结果)

3. TCP的三次握手和四次挥手

名词解释:

  • SYN:同步序列编号(Synchronize Sequence Numbers)
  • ACK :确认字符 (Acknowledge character)
三次握手.png
四次挥手.png
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