上一讲我介绍了HTTP的五个基本特点,这一讲要说的则是它的优点和缺点。其实这些也应该算是HTTP的特点,但这一讲会更侧重于评价它们的优劣和好坏。
上一讲我也留了两道课下作业,不知道你有没有认真思考过,今天可以一起来看看你的答案与我的观点想法是否相符,共同探讨。
不过在正式开讲之前我还要提醒你一下,今天的讨论范围仅限于HTTP/1.1,所说的优点和缺点也仅针对HTTP/1.1。实际上,专栏后续要讲的HTTPS和HTTP/2都是对HTTP/1.1优点的发挥和缺点的完善。
首先,HTTP最重要也是最突出的优点是“简单、灵活、易于扩展”。
初次接触HTTP的人都会认为,HTTP协议是很“简单”的,基本的报文格式就是“header+body”,头部信息也是简单的文本格式,用的也都是常见的英文单词,即使不去看RFC文档,只靠猜也能猜出个“八九不离十”。
可不要小看了“简单”这个优点,它不仅降低了学习和使用的门槛,能够让更多的人研究和开发HTTP应用,而且我在第1讲时就说过,“简单”蕴含了进化和扩展的可能性,所谓“少即是多”,“把简单的系统变复杂”,要比“把复杂的系统变简单”容易得多。
所以,在“简单”这个最基本的设计理念之下,HTTP协议又多出了“灵活和易于扩展”的优点。
“灵活和易于扩展”实际上是一体的,它们互为表里、相互促进,因为“灵活”所以才会“易于扩展”,而“易于扩展”又反过来让HTTP更加灵活,拥有更强的表现能力。
HTTP协议里的请求方法、URI、状态码、原因短语、头字段等每一个核心组成要素都没有被“写死”,允许开发者任意定制、扩充或解释,给予了浏览器和服务器最大程度的信任和自由,也正好符合了互联网“自由与平等”的精神——缺什么功能自己加个字段或者错误码什么的补上就是了。
“请勿跟踪”所使用的头字段 DNT(Do Not Track)就是一个很好的例子。它最早由Mozilla提出,用来保护用户隐私,防止网站监测追踪用户的偏好。不过可惜的是DNT从推出至今有差不多七八年的历史,但很多网站仍然选择“无视”DNT。虽然DNT基本失败了,但这也正说明HTTP协议是“灵活自由的”,不会受单方面势力的压制。
“灵活、易于扩展”的特性还表现在HTTP对“可靠传输”的定义上,它不限制具体的下层协议,不仅可以使用TCP、UNIX Domain Socket,还可以使用SSL/TLS,甚至是基于UDP的QUIC,下层可以随意变化,而上层的语义则始终保持稳定。
HTTP协议的另一大优点是“应用广泛”,软硬件环境都非常成熟。
随着互联网特别是移动互联网的普及,HTTP的触角已经延伸到了世界的每一个角落:从简单的Web页面到复杂的JSON、XML数据,从台式机上的浏览器到手机上的各种APP,从看新闻、泡论坛到购物、理财、“吃鸡”,你很难找到一个没有使用HTTP的地方。
不仅在应用领域,在开发领域HTTP协议也得到了广泛的支持。它并不限定某种编程语言或者操作系统,所以天然具有“跨语言、跨平台”的优越性。而且,因为本身的简单特性很容易实现,所以几乎所有的编程语言都有HTTP调用库和外围的开发测试工具,这一点我觉得就不用再举例了吧,你可能比我更熟悉。
HTTP广泛应用的背后还有许多硬件基础设施支持,各个互联网公司和传统行业公司都不遗余力地“触网”,购买服务器开办网站,建设数据中心、CDN和高速光纤,持续地优化上网体验,让HTTP运行的越来越顺畅。
“应用广泛”的这个优点也就决定了:无论是创业者还是求职者,无论是做网站服务器还是写应用客户端,HTTP协议都是必须要掌握的基本技能。
看过了两个优点,我们再来看看一把“双刃剑”,也就是上一讲中说到的“无状态”,它对于HTTP来说既是优点也是缺点。
“无状态”有什么好处呢?
因为服务器没有“记忆能力”,所以就不需要额外的资源来记录状态信息,不仅实现上会简单一些,而且还能减轻服务器的负担,能够把更多的CPU和内存用来对外提供服务。
而且,“无状态”也表示服务器都是相同的,没有“状态”的差异,所以可以很容易地组成集群,让负载均衡把请求转发到任意一台服务器,不会因为状态不一致导致处理出错,使用“堆机器”的“笨办法”轻松实现高并发高可用。
那么,“无状态”又有什么坏处呢?
既然服务器没有“记忆能力”,它就无法支持需要连续多个步骤的“事务”操作。例如电商购物,首先要登录,然后添加购物车,再下单、结算、支付,这一系列操作都需要知道用户的身份才行,但“无状态”服务器是不知道这些请求是相互关联的,每次都得问一遍身份信息,不仅麻烦,而且还增加了不必要的数据传输量。
所以,HTTP协议最好是既“无状态”又“有状态”,不过还真有“鱼和熊掌”两者兼得这样的好事,这就是“小甜饼”Cookie技术(第19讲)。
HTTP协议里还有一把优缺点一体的“双刃剑”,就是明文传输。
“明文”意思就是协议里的报文(准确地说是header部分)不使用二进制数据,而是用简单可阅读的文本形式。
对比TCP、UDP这样的二进制协议,它的优点显而易见,不需要借助任何外部工具,用浏览器、Wireshark或者tcpdump抓包后,直接用肉眼就可以很容易地查看或者修改,为我们的开发调试工作带来极大的便利。
当然,明文的缺点也是一样显而易见,HTTP报文的所有信息都会暴露在“光天化日之下”,在漫长的传输链路的每一个环节上都毫无隐私可言,不怀好意的人只要侵入了这个链路里的某个设备,简单地“旁路”一下流量,就可以实现对通信的窥视。
你有没有听说过“免费WiFi陷阱”之类的新闻呢?
黑客就是利用了HTTP明文传输的缺点,在公共场所架设一个WiFi热点开始“钓鱼”,诱骗网民上网。一旦你连上了这个WiFi热点,所有的流量都会被截获保存,里面如果有银行卡号、网站密码等敏感信息的话那就危险了,黑客拿到了这些数据就可以冒充你为所欲为。
与“明文”缺点相关但不完全等同的另一个缺点是“不安全”。
安全有很多的方面,明文只是“机密”方面的一个缺点,在“身份认证”和“完整性校验”这两方面HTTP也是欠缺的。
“身份认证”简单来说就是“怎么证明你就是你”。在现实生活中比较好办,你可以拿出身份证、驾照或者护照,上面有照片和权威机构的盖章,能够证明你的身份。
但在虚拟的网络世界里这却是个麻烦事。HTTP没有提供有效的手段来确认通信双方的真实身份。虽然协议里有一个基本的认证机制,但因为刚才所说的明文传输缺点,这个机制几乎可以说是“纸糊的”,非常容易被攻破。如果仅使用HTTP协议,很可能你会连到一个页面一模一样但却是个假冒的网站,然后再被“钓”走各种私人信息。
HTTP协议也不支持“完整性校验”,数据在传输过程中容易被篡改而无法验证真伪。
比如,你收到了一条银行用HTTP发来的消息:“小明向你转账一百元”,你无法知道小明是否真的就只转了一百元,也许他转了一千元或者五十元,但被黑客篡改成了一百元,真实情况到底是什么样子HTTP协议没有办法给你答案。
虽然银行可以用MD5、SHA1等算法给报文加上数字摘要,但还是因为“明文”这个致命缺点,黑客可以连同摘要一同修改,最终还是判断不出报文是否被篡改。
为了解决HTTP不安全的缺点,所以就出现了HTTPS,这个我们以后再说。
最后我们来谈谈HTTP的性能,可以用六个字来概括:“不算差,不够好”。
HTTP协议基于TCP/IP,并且使用了“请求-应答”的通信模式,所以性能的关键就在这两点上。
必须要说的是,TCP的性能是不差的,否则也不会纵横互联网江湖四十余载了,而且它已经被研究的很透,集成在操作系统内核里经过了细致的优化,足以应付大多数的场景。
只可惜如今的江湖已经不是从前的江湖,现在互联网的特点是移动和高并发,不能保证稳定的连接质量,所以在TCP层面上HTTP协议有时候就会表现的不够好。
而“请求-应答”模式则加剧了HTTP的性能问题,这就是著名的“队头阻塞”(Head-of-line blocking),当顺序发送的请求序列中的一个请求因为某种原因被阻塞时,在后面排队的所有请求也一并被阻塞,会导致客户端迟迟收不到数据。
为了解决这个问题,就诞生出了一个专门的研究课题“Web性能优化”,HTTP官方标准里就有“缓存”一章(RFC7234),非官方的“花招”就更多了,例如切图、数据内嵌与合并,域名分片、JavaScript“黑科技”等等。
不过现在已经有了终极解决方案:HTTP/2和HTTP/3,后面我也会展开来讲。
虽然HTTP免不了这样那样的缺点,但你也不要怕,别忘了它有一个最重要的“灵活可扩展”的优点,所有的缺点都可以在这个基础上想办法解决,接下来的“进阶篇”和“安全篇”就会讲到。
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