[Cloud Networking] SPDY 协议

文章目录

1. 背景
2. SPDY 之前
3. SPDY 项目目标
4. SPDY 功能特点
- 4.1 SPDY基本功能
- 4.2 SPDY高级功能

1. 背景

TCP是通用的、可靠的传输协议，提供保证交付、重复抑制、按顺序交付、流量控制、拥塞避免和其他传输特性。
HTTP是提供基本请求/响应语义的应用层协议。

不幸的是，HTTP并不是特别为延迟设计的。比如我们要访问一个网站，当我们浏览器输入网址例如 www.baidu.com 回车之后，浏览器需要请求多个资源，然后再渲染展示。

HTTP要求每个资源就要创建一个HTTP请求，即使使用HTTP管道，仍然需要按照FIFO队列来执行，服务器延迟又阻止了TCP通道的请求重用。最终只能让浏览器通过使用多个连接来解决这个问题。最开始浏览器默认每个域2个连接，后来扩展到6个连接。

如下网页，需要一次发送HTTP请求如下资源：

CSS (Cascading Style Sheets)
IMG (Images)
JS (javascript)
Templates (More html)
其他异步数据

HTTP/1.1   200  OK
Content-type: text/html
Connection: Close

<html>
  <head>
    <link rel="stylesheet" type="text/css" href="style.css">
    <link rel="stylesheet" type="text/css" href="style2.css">
    ...
  </head>
  ...
</html>

在HTTP中，只有客户端可以发起请求，即使服务器知道客户端需要某个资源，它也没有机制通知客户端，必须等待从客户端接收到资源的请求。

此外，HTTP header大小逐渐变大, HTTP header 大小从200字节到2KB不等，随着应用程序使用更多的cookie和代理扩展功能，700-800字节的header大小越来越常见。减少header可以直接改善发送请求的序列化延迟，同时例如 User-Agent \ Host \ Accept 等静态头部其实并不需要在同一通道上反复发送。

此外TCP 的head of line blocking问题，TCP要求数据接收必须是有序的，中间的一次失败就会阻塞后面所有的数据包接收。

基于以上问题，Google开发SPDY协议，旨在通过减少网络延迟来提高Web页面的加载速度。它是一种基于TCP的应用层协议，旨在优化HTTP协议的性能。

SPDY的主要特点包括：

多路复用：允许在一个SPDY连接内有无限个并行请求，这样可以共享一个TCP会话进行多个HTTP请求，从而减少消息交互往返的时间和延迟。
请求优先级：可以设置优先级，选择性地传输更重要的资源，如CSS和JavaScript，然后是其他资源。
HTTP头部压缩：删除不必要的头信息，通过压缩减少数据传输所带来的等待时间和带宽。
服务器推送技术：服务器可以主动向客户端发送数据，这种预加载可以使用户一直保持一个快速的网络。

SPDY协议不是用于替代HTTP的协议，而是对HTTP协议的增强。它通过实现多路复用、请求优先级、头部压缩和服务器推送等功能，提高了网页加载速度，同时也减少了延迟。

随着时间的推移，SPDY协议已经成为了HTTP/2的基础，并在多个浏览器和服务器上得到了广泛支持。

2. SPDY 之前

在SPDY协议之前，还有其他协议来解决网络延迟，只是他们大多处在传输层或会话层：

Stream Control Transmission Protocol(SCTP) 用于替代TCP的传输层协议，提供多路复用流和流意识的拥塞控制。
HTTP over SCTP：一种让HTTP在SCTP上运行的协议
Structured Stream Transport (SST)，一种创建“结构化流”的协议，是一种清凉、独立的用于在普通传输层上运行的协议。可以替代TCP或者运行在UDP上。
MUX/SMUX，结余传输层和应用层之间的协议，它提供了流的多路复用。

这些都提供了解决一些互联网延迟问题的方法，但由于HTTP中的问题（压缩、优先级等）仍然需要解决，这与底层的传输层协议无关。从实际上讲，改变传输层是非常难以部署的。

3. SPDY 项目目标

SPDY项目定义并实现了一个应用层协议，用于大幅度减少网络的延迟。SPDY的High Level 目标包括：

目标是减少50%的页面加载时间。
最小化部署复杂性。SPDY使用TCP作为底层传输层，因此不需要对现有网络基础设施进行任何更改。
避免需要网站作者对内容进行任何更改。支持SPDY所需的唯一更改是在客户端用户代理和Web服务器应用程序中。
4,. 聚集志同道合的团体，期望与开源社区和行业专家合作开发这一新协议。

一些具体的技术目标包括：

允许许多并发的HTTP请求在单个TCP会话中运行。
通过压缩头部和消除不必要的头部来减少HTTP当前使用的带宽。
定义一个易于实现且对服务器高效的协议。我们希望通过减少边缘情况和定义易于解析的消息格式来降低HTTP的复杂性。
使SSL成为底层传输协议，以获得更好的安全性和与现有网络基础设施的兼容性。尽管SSL确实引入了延迟后果，但相信网络的长期未来取决于安全的网络连接。此外，使用SSL是必要的，以确保跨现有代理的通信不被破坏，尽可能地使服务器能够启动与客户端的通信并向客户端推送数据。