HTTP/1、HTTP/1.1 和 HTTP/2 的區別
2023年2月10日
從 1989 年起，HTTP 經歷了數代的演化，從 1 到 1.1 再到 2 以及目前的 3，這些不同版本有些什麼不同呢？ 不管是前端或後端的面試，都是經常會考的。這篇我們會先針對 1 到 1.1 再到 2 之間的異同處做摘要。
出現時間
超文本傳輸協定 HTTP (HyperText Transfer Protocol) 是在網際網路中用來通信數據的基礎。HTTP 一開始的發展是從 1989 年所發起制定，其中經過幾個時期的演進，HTTP/1.1 是隨著在 1999 年 6 月公布的 RFC 2616 所發表 。HTTP/2 (最初命名為 HTTP 2.0) 則是在 2015 年 5 月以 RFC 7540 正式發表，並取代 HTTP/1.1 成為 HTTP 的實作標準。截至 2021 年 10 月，全球有 46.5%的網站支援了 HTTP/2 (wiki)。
HTTP/1 和 HTTP/1.1 差異
往下讀之前，要先理解之所以會有 HTTP/1.1 是因為 HTTP/1 有一些不那麼理想的地方。因此建議不要死背差異，而是從「 HTTP/1.1 解決了什麼問題」出發來理解。
持久連接 (keep-alive)
HTTP/1 在發送每個請求之前都需要建立一個新的連接，而每次連接都是有成本的，這種每次重連的方式會造成很多頻寬的浪費，以及時間的延遲。而 HTTP/1.1 默認使用持久連接，讓 HTTP/1.1 可以使用同一個 TCP 連接來重複多個 HTTP 請求，這麼一來就可以避免每次重新建立連接造成的頻寬浪費、時間延遲。
狀態碼 100 (Continue)
在某些情況下，伺服器端會拒絕客戶端發送的請求，因為發請求時可能會夾帶正文 (request body)，所以每次請求被拒絕都會造成頻寬上的額外浪費。在 HTTP/1 沒有機制避免這種類型的浪費，而 HTTP/1.1 的 100 (Continue) 狀態碼則可以協助我們避免這種浪費。
具體來說，HTTP/1.1 讓使用者端先送出一個只含有標頭、不帶內文的請求到伺服器，伺服器確認沒有問題之後，會回應狀態碼 100 (Continue)；收到 100 (Continue) 後，客戶端才會正式發一個帶有正文的請求；如果沒有收到，則代表伺服器端不接受該請求，這讓客戶端知道伺服器端不接受，這能讓客戶端可以避免發帶有正文的請求，進而減少傳輸上的頻寬浪費。(詳細請見 RFC 的這個段落)。
快取緩存
HTTP/1 主要使用標頭中的 If-Modified-Since、Expires 來做為緩存的判斷標準，這兩者都是以時間作為依據；HTTP/1.1 則引入更多的緩存策略，例如：Etag、If-Unmodified-Since、If-Match、If-None-Match，透過這些可以更優化緩存的實現。
延伸閱讀：請解釋 HTTP caching 機制
Host 字段
HTTP/1.1 增加了 Host 字段，用來指定伺服器的域名。在 HTTP/1 中，會認為每台伺服器都綁定唯一的 IP 地址，因此請求當中的 URL 並沒有傳遞主機名(hostname)。但隨著之後虛擬主機技術的演進，現在在一台伺服器上可以存在多個虛擬主機，並且他們會共享同一個 IP 地址。所以有了 host 字段之後，就可以將請求發往同一台伺服器上的不同網站。
更多請求方法
HTTP/1.1 相對於 HTTP/1 新增了許多請求方法，現今我們常用的 PUT、PATCH、DELETE、CONNECT、TRACE 和 OPTIONS 等都是在 HTTP/1.1 時新增的。
HTTP/2 和 HTTP/1.1 比較
多路復用(Request multiplexing) 來解決頭部阻塞 (head-of-line blocking)
HTTP/1.1 使用了 pipelining 的機制，這可以讓客戶端在同一個 TCP 連接內並行發出多個 HTTP 請求，客戶端也不需要等待上一次請求結果返回，就可以發出下一次請求，但伺服器端必須依照接收到的客戶端請求的先後順序一次返回，以保證客戶端能夠區分出每次請求的回應內容，但這項機制在實作上較難實現，因此各家瀏覽器，都將此功能預設為關閉 (可以參考此篇 Stack Overflow)。
此外 pipeline 也造成頭部阻塞 (head-of-line blocking, HOL) 問題，如果有任一個請求要操作很久或傳輸包流失，那就會阻塞整個 pipeline 的工作。
HTTP/2 引進了多路復用的機制，讓同一個 TCP 連接中，同時發送和接受多個請求，並且不用等到前一個請求收到回應，透過這個機制，解決了過往在 HTTP 層級的的頭部阻塞問題 (備註：但 TCP 層級仍有頭部阻塞問題，這會在 HTTP/3 被解決)。
延伸閱讀：TCP 與 UDP 是什麼？差異為何？
優先請求順序
HTTP/2 版本中，每個請求或回應的所有數據包，稱之為一個數據流，並且，每個數據流擁有一個唯一編號 ID (stream ID)。每個數據包在發送的時候就會戴上對應的數據流編號 ID，客戶端還能指定數據流的優先級，優先級越高服務器也會越快做出回應。
標頭 (Header) 訊息壓縮
在 HTTP/2 之前因為安全性問題，多數不會對標頭的訊息進行壓縮，主要是過去的採用的演算法可能遭受 CRIME 攻擊。在 HTTP/2 中，使用 HPACK 算法來避免攻擊，進而能壓縮標頭。因為壓縮標頭，讓傳輸時能大幅減少傳輸的訊息量，進而減少頻寬負擔，也增快傳輸速度。具體上 HPACK 使用一份索引表來定義常用的 http header，並把 http header 存放在表裡，請求的時候只需要發送在表裡的索引位置即可，不須用傳完整的標頭。
伺服器主動推送(Server push)
HTTP/2 允許伺服器端主動向客戶端推送數據，這能協助減少客戶端的請求次數。舉例來說，瀏覽器在過去要請求 index.html 與 style.css 來渲染完整的畫面；透過 Server Push，可以在瀏覽器請求 index.html 時，也由伺服器主動發送 style.css ，這樣只需要一輪 HTTP 的請求，就可以拿到所需的所有資源。