DAY15 淺談 HTTP 協定版本：從 0.9 到 3 的進化之路（一）

2024 iThome 鐵人賽

DAY 15

Software Development

16th鐵人賽 http http version

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前言

之前的文章提過了 HTTP 封包 request line 中的 request method 和 URI，知道了怎麼透過不同的方法請求伺服器，還有怎麼找到資源的位置。現在要進一步來看看 HTTP 協定的不同版本，從最早的 HTTP/0.9 到最新的 HTTP/3，各個版本間經歷了哪些變化~

上圖來自維基百科

在 1991 年被定義，並預設使用埠號 80。當時的功能非常簡單，使用者端只能從伺服器獲取資料，無法將任何其他資訊傳送到伺服器。這個版本透過 TCP/IP 建立連接，並且在文件傳輸結束後，連線會自動關閉。

請求格式：
請求的內容只有一行，由唯一的 GET 方法、空格以及 URL 所組成，就如以下範例：
```
  GET /index.html
```
甚至不需要包括完整的 URL，例如：http://example.com:80/index.html，因為協定、網域名稱以及埠號在建立連接的時候已經被使用了，不需要在每次請求中都重複指定，除非請求是透過 gateway 發送的，才會需要提供完整的 URL，因為需要完整的資訊來轉發請求並確保它能夠找到正確的目標資源。
回應格式：
回應也十分簡單，就只包含文件本身，例如以下：
```
  <html>
    Hello world！
  </html>
```
在遇到錯誤時，沒有所謂狀態碼（status code）的概念，此時回應的就只會是特別的 HTML 檔，透過文件內容記載錯誤訊息，同時伺服器也無法透過回應的結構來提供相對應的錯誤處理方式。

在 1996 年時， RFC 1945 定義了新一代的 HTTP 協定 HTTP/1.0，擴充了一些功能，使得 HTTP 在更廣泛使用的場景中能夠有更好的靈活性：

對於請求以及回應的訊息格式有了明確的定義
- 請求訊息由請求行（request line）、標頭（header）、空行（CRLF）、主體（body）組成
- 回應訊息由狀態行（status line）、標頭（header）、空行（CRLF）、主體（body）組成
正式定義了請求行的結構，由請求方法、URI 以及協定版本組成，如以下結構：
```
  GET /index.html HTTP/1.0
```
雖然有了正式定義，不過在 HTTP/1.0中並未強制要求加入協定版本，在未指定協定版本時，接收方將預設為HTTP/0.9。直到在HTTP/1.1中對於協定版本的加入才有強制要求。
狀態行：加入了狀態碼（status code）的概念，讓伺服器能夠清楚告知客戶端請求的結果。狀態碼允許客戶端根據回應的狀態進行不同的處理，大幅提升了協定的靈活性。
新增了 POST、HEAD 兩種請求方法。
透過 Content-Type 標頭可以傳輸 HTML 文件以外的格式檔案，如圖片等。
支援快取機制：允許伺服器通過 Expires 標頭告知使用者端某些資源可以被快取，減少不必要的重複請求，提升效能。
每個請求都需要建立單獨的 TCP 連接：HTTP/1.0 在每次請求時都需要重新建立一個 TCP 連接，並在回應結束之後立即斷開。這導致了網絡資源的浪費，對於頻繁的資源請求來說，性能顯著下降。

HTTP/0.9 的禁用：由於不支援標頭，無法支援任何透過 Host 標頭實現的 Name-based virtual hosts（網址名稱對應的虛擬主機），因此只要是基於這個技術的網站都必須停用 HTTP/0.9。不知道什麼是 Name-based virtual hosts 可以參考這個網站
HTTP/1.0 逐漸被HTTP/1.1 和更新的協定（如 HTTP/2 和 HTTP/3）所取代：因為每個請求都需要建立一個新的 TCP 連接，並在回應結束之後立即斷開。這導致了效率低下，尤其是對於現代應用的頻繁資源請求，性能會顯著下降。而在 HTTP/1.1 引入了持久連接（Persistent Connections），讓多個請求可以在同一個 TCP 連接中完成，大大提高了網絡性能和效率。