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[网络协议]一个 TCP 连接可以发多少个 HTTP 请求,可以同时发送多个HTTP请求么?


一道经典的面试题目:

从 URL 在浏览器被被输入到页面展现的过程中发生了什么?
上面问题,或多或少可以回答出来,但是

如果继续问:收到的 HTML 如果包含几十个图片标签,这些图片是以什么方式、什么顺序、建立了多少连接、使用什么协议被下载下来的呢?

HTTP基础知识

  1. http1.0:单工。因为是短连接,客户端发起请求之后,服务端处理完请求并收到客户端的响应后即断开连接。
  2. http1.1 是半双工,建立长连接,出现多路复用,可先后发送多个http请求,不用等待回复,但是回复按顺序一个一个回复.默认开启长连接keep-alive,支持请求的流水线(pipelining)。
  3. http2.0是全双工,一个消息发送后不用等待接受,第二个消息可以直接发送.允许服务端主动向客户端发送数据。
  4. tcp是全双工的,但它的上层可能支持半双工,比如http1.x,也有可能支持全双工,比如http2.0,也有可能是单工,比如http1.0。----下一层给上一层通过接口提供服务。

五个问题

  1. 现代浏览器在与服务器建立了一个 TCP 连接后是否会在一个 HTTP 请求完成后断开?什么情况下会断开?

  2. 一个 TCP 连接可以对应几个 HTTP 请求?

  3. 一个 TCP 连接中 HTTP 请求发送可以一起发送么(比如一起发三个请求,再三个响应一起接收)?

  4. 为什么有的时候刷新页面不需要重新建立 SSL 连接?

  5. 浏览器对同一 Host 建立 TCP 连接到数量有没有限制?

第一个问题

根据基础知道第一条:HTTP1.0为短连接。这样每次请求都会花费很长时间,紧接着HTTP1.1半连接加入Connection:keep-alive,长连接,可以对TCP连接进行复用。
如何验证前两次HTTP使用的是同一个TCP连接?
第一次连接,必须有初始化连接和SSL的开销。
第二次连接,初始化连接和SSL开销消失了,说明使用的是同一个TCP连接。

总结:HTTP1.0会直接断开,HTTP1.1 默认情况下建立 TCP 连接不会断开,只有在请求报头中声明 Connection: close 才会在请求完成后关闭连接。

SSL的引入:起初是因为HTTP在传输数据时使用的是明文(虽然说POST提交的数据时放在报体里看不到的,但是还是可以通过抓包工具窃取到)是不安全的,为了解决这一隐患网景公司推出了SSL安全套接字协议层,SSL是基于HTTP之下TCP之上的一个协议层,是基于HTTP标准并对TCP传输数据时进行加密,所以HPPTS是HTTP+SSL/TCP的简称。

第二个问题

一个 TCP 连接可以对应几个 HTTP 请求?

根据第一个问题,如果维持连接,一个 TCP 连接是可以发送多个 HTTP 请求的。

第三个问题

一个 TCP 连接中 HTTP 请求发送可以一起发送么(比如一起发三个请求,再三个响应一起接收)?

HTTP/1.1存在一个问题:单个TCP连接在同一个时刻只能处理一个请求。意思是说:两个请求的生命周期不能重叠,任意两个 HTTP 请求从开始到结束的时间在同一个 TCP 连接里不能重叠。
虽然 HTTP/1.1 规范中规定了 Pipelining 来试图解决这个问题,但是这个功能在浏览器中默认是关闭的。

原因:由于 HTTP/1.1 是个文本协议,同时返回的内容也并不能区分对应于哪个发送的请求,所以顺序必须维持一致。比如你向服务器发送了两个请求 GET/query?q=A 和 GET/query?q=B,服务器返回了两个结果,浏览器是没有办法根据响应结果来判断响应对应于哪一个请求的。

Pipelining存在的问题:HTTP1.1默认不开启的原因

  • 一些代理服务器不能正确的处理 HTTP Pipelining。

  • 正确的流水线实现是复杂的。

  • Head-of-line Blocking 连接头阻塞:在建立起一个 TCP 连接之后,假设客户端在这个连接连续向服务器发送了几个请求。按照标准,服务器应该按照收到请求的顺序返回结果,假设服务器在处理首个请求时花费了大量时间,那么后面所有的请求都需要等着首个请求结束才能响应。

HTTP/2.0应运而生,提供了Multiplexing多路传输特性,可以在一个 TCP 连接中同时完成多个 HTTP 请求。至于 Multiplexing 具体怎么实现的就是另一个问题了。同一个Connection,并行完成。

总结:在 HTTP/1.1 存在 Pipelining 技术可以完成这个多个请求同时发送,但是由于浏览器默认关闭,所以可以认为这是不可行的。在 HTTP2 中由于 Multiplexing 特点的存在,多个 HTTP 请求可以在同一个 TCP 连接中并行进行。

那么在 HTTP/1.1 时代,浏览器是如何提高页面加载效率的呢?主要有下面两点:

  1. 维持和服务器已经建立的 TCP 连接,在同一连接上顺序处理多个请求。

  2. 和服务器建立多个 TCP 连接。

第四个问题

为什么有的时候刷新页面不需要重新建立 SSL 连接?

第一道题目,比较是否是使用同一个TCP连接已有答案。TCP 连接有的时候会被浏览器和服务端维持一段时间。TCP 不需要重新建立,SSL 自然也会用之前的

第五个问题

浏览器对同一 Host 建立 TCP 连接到数量有没有限制?

假设我们还处在 HTTP/1.1 时代,那个时候没有多路传输,当浏览器拿到一个有几十张图片的网页该怎么办呢?如果对TCP连接数量没有限制,网页有1000张图片,意味着要开1000个TCP连接,这对于自己的电脑和服务器是不允许的。如果只开一个TCP连接的话,用户的等待时间会比较长。

Chrome 最多允许对同一个 Host 建立六个 TCP 连接。不同的浏览器有一些区别。

那么回到最开始的问题,收到的 HTML 如果包含几十个图片标签,这些图片是以什么方式、什么顺序、建立了多少连接、使用什么协议被下载下来的呢?

如果图片都是 HTTPS 连接并且在同一个域名下,那么浏览器在 SSL 握手之后会和服务器商量能不能用 HTTP2,如果能的话就使用 Multiplexing 功能在这个连接上进行多路传输。不过也未必会所有挂在这个域名的资源都会使用一个 TCP 连接去获取,但是可以确定的是 Multiplexing 很可能会被用到。

如果发现用不了 HTTP2 呢?或者用不了 HTTPS(现实中的 HTTP2 都是在 HTTPS 上实现的,所以也就是只能使用 HTTP/1.1)。那浏览器就会在一个 HOST 上建立多个 TCP 连接,连接数量的最大限制取决于浏览器设置,这些连接会在空闲的时候被浏览器用来发送新的请求,如果所有的连接都正在发送请求呢?那其他的请求就只能等等了。

other

  1. TLS(Transport Layer Security 安全传输层协议)是SSL(Secure Socket Layer 安全套接层)的新版本3.1。
  2. Pipelining:一个支持持久连接的客户端可以在一个连接中发送多个请求(不需要等待任意请求的响应)。收到请求的服务器必须按照请求收到的顺序发送响应。

参考资料

  1. 一个 TCP 连接可以发多少个 HTTP 请求
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加:2021-08-31 15:49:47  更:2021-08-31 15:50:39 
 
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