三、HTTP/2

特点：流式传输。二进制分帧。TLS优先。多路复用。服务器预推送。HPACK头部压缩。

协议官网：https://http2.github.io/

3.1、握手与时序

http1.1 升级协议 http/2

http：h2c（HTTP/2 over cleartext TCP）

GET / HTTP/1.1
Host: server.example.com
Connection: Upgrade, HTTP2-Settings
Upgrade: h2c
HTTP2-Settings: <base64url encoding of HTTP/2 SETTINGS payload>

如果服务端支持，则升级请求

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Connection: Upgrade
Upgrade: h2c

如果服务器不支持，则正常返回

HTTP/1.1 200 OK
Content-Length: 243
Content-Type: text/html

https:

HTTPS 直接先由TLS握手升级，并使用连接序言初始化（connection preface），序言固定数据：

0x505249202a20485454502f322e300d0a0d0a534d0d0a0d0a

解码为：

PRI * HTTP/2.0\r\n
\r\n
SM\r\n
\r\n

升级成功后，服务器端必须立马返回一个可为空的SETTINGS帧

流的生命周期

idle：空闲状态。

reserved（local）：流在本地已保留。

reserved（remote）：流在对端已保留。

open：流已初始化。

half-closed(local)：本端已准备好接收数据（本端只能发送WINDOW_UPDATE，PRIORITY 和 RST_STREAM帧）。

half-closed (remote)：对端已准备好接收数据（对端只能发送WINDOW_UPDATE，PRIORITY 和 RST_STREAM帧），对应的本端可以发送数据。

closed：流关闭。

3.2、基本格式

    +-----------------------------------------------+
    |                 Length (24)                       |
    +---------------+---------------+---------------+
    |   Type (8)    |   Flags (8)   |
    +-+-------------+---------------+-------------------------------+
    |R|                 Stream Identifier (31)                      |
    +=+=============================================================+
    |                   Frame Payload (0...)                      ...
    +---------------------------------------------------------------+

Length（24位）：Frame Payload的数据长度，初始最大长度为2^14（16384,0x4000）完全最大长度为2^24-1（16,777,215, 0xFFFFFF）。

Type（8位）：帧类型，当前有10种

Flags（8位）：帧标志位

R：空位，强制为 0x0

Stream Identifier（31位）：帧流ID：客户端发起的用奇数/服务端发起的用偶数，0x0链接控制，0x1升级1.1到2的流响应，数字递增。

Frame Payload：帧荷载数据

Type 帧类型

帧类型对应有效的Flags

3.3、帧格式详解

SETTINGS 帧

用于同步客户端和服务器之间的参数设置

    +-------------------------------+
    |       Identifier (16)         |
    +-------------------------------+-------------------------------+
    |                        Value (32)                                     |
    +---------------------------------------------------------------+
    |       Identifier (16)         |
   +-------------------------------+-------------------------------+
   |                        Value (32)                                     |
   +---------------------------------------------------------------+  

字段解释：

• Identifier：字段key

• Value：字段值

flag：

• 0x0（默认）用于发送设置，该流必须带有设置的荷载。

• 0x1（ACK）时用于确认接收到对端的设置并已应用，该流中不允许有荷载。

HEADER (Type=0x1) 帧

    +---------------+
    |Pad Length? (8)|
    +-+-------------+-----------------------------------------------+
    |E|                 Stream Dependency? (31)                     |
    +-+-------------+-----------------------------------------------+
    |  Weight? (8)  |
    +-+-------------+-----------------------------------------------+
    |                   Header Block Fragment (*)                 ...
    +---------------------------------------------------------------+
    |                           Padding (*)                       ...
    +---------------------------------------------------------------+

字段解释：

• E：指示流的依赖性，如果为 0x1，则后31位是 Stream Dependency。如果流Flag存在PRIORITY位 则会存在。

• Weight：权重，当前流的的权重，和E、Stream Dependency 公用。

• Header Block Fragment：头部数据，数据格式在RFC7541定义。

flag：

• 0x1（END_STREAM）：流结束标志

• 0x4（END_HEADERS）：表示头信息最后一帧标志，不会继续发送子头部（CONTINUATION）帧。

• 0x8（PADDED）：表示荷载中存在填充格式。

• 0x20（PRIORITY）：标识该帧依赖于其他流，应该降低优先级到荷载中对应的设置中。

DATA (Type=0x0) 帧荷载

    +---------------+
    |Pad Length? (8)|
    +---------------+-----------------------------------------------+
    |                            Data (*)                         ...
    +---------------------------------------------------------------+
    |                           Padding (*)                       ...
    +---------------------------------------------------------------+

字段解释：

• Pad Length：帧填充Padding域的长度

• Data：应用数据荷载

• Padding：一段0x0 填充的数据。（rfc7540 10.7解释为了提高安全性）

flag：

• 0x1（END_STREAM）：流结束标志。

• 0x8（PADDED）：表示荷载中存在填充格式。

PUSH_PROMISE（Type=0x5）预启动一个新的流

 +--------------------+
 |Pad Length? (8)|
 +-+-------------+-----------------------------------------------+
 |R|                  Promised Stream ID (31)                    |
 +-+-----------------------------+-------------------------------+
 |                   Header Block Fragment (*)                 ...
 +---------------------------------------------------------------+
 |                           Padding (*)                       ...
 +---------------------------------------------------------------+

字段解释：

• Pad Length（填充长度）：8位字段，以八位位组为单位，包含帧填充的长度。 该字段仅在PADDED标志置位时才存在。

• R：一个保留位。

• Promised Stream ID：一个无符号的31位整数，用于标识由PUSH_PROMISE保留的流。 承诺流标识符必须是发送方发送的下一个流的有效选择。

• Header Block Fragment（header块片段）：包含请求头部字段的header块片段。

• Padding：填充字节。

flag：

• 0x4（END_HEADERS）：表示头信息最后一帧标志，不会继续发送子头部（CONTINUATION）帧。

• 0x8（PADDED）：荷载包含填充。

CONTINUATION帧

 +---------------------------------------------------------------+
  |                   Header Block Fragment (*)                 ...
 +---------------------------------------------------------------+

用于补充 HEADERS帧 和 PUSH_PROMISE帧 的额外头数据