HTTP/1.1 到 HTTP/3：从请求到流复用

0. 元信息

• 主题路径：docs/topics/network/subtopics/http-1-2-3/
• 父主题：network
• 主分类：计算机基础
• 辅助分类：Web 与后端
• 适合对象：懂 TCP/UDP 三次握手与 socket 概念、会用 curl 打 HTTP 请求、能读 tcpdump 抓包的学习者
• 建议周期：4～5 周（每周 6～8 小时，含抓包、命令行调试、协议分析）
• 前置知识：tcp-and-udp（TCP/UDP、TLS 基础概念）、tls-and-https（握手、证书、ALPN）；会 curl / openssl s_client / tcpdump
• 最终目标：能说清 HTTP/1.1 文本协议痛点、HTTP/2 二进制分帧与多路复用、HTTP/3+QUIC 为什么换 UDP；能用 curl --http2 / --http3-only / nghttp2 对比三版协议并解释抓包

1. 学习路线

HTTP 起源与请求/响应模型
  → HTTP/1.0 短连接与 keep-alive
  → HTTP/1.1 持久连接、分块传输、Host 头
  → 方法、状态码、Header 的语义
  → TLS 1.2/1.3 与 ALPN：HTTPS 握手
  → HTTP/2 二进制分帧、HPACK、流量/优先级
  → HTTP/2 多路复用与单连接并发
  → HTTP/3 + QUIC：UDP 之上的可靠流
  → QPACK 与 0-RTT
  → 实战：curl/nghttp2/wireshark 调试三协议

每一步配一组抓包；HTTP 文本协议要看到 raw 字节，HTTP/2 要看到帧，HTTP/3 要看到 CRYPTO 帧。

2. 阶段周数分配

3. 九阶段表

4. 第一周任务

Day 7 拆解

步骤 A —— 最小可用（60 分钟）

1. 选三个支持 HTTP/3 的目标，例如 https://cloudflare.com、https://www.google.com、https://nghttp2.org；
2. curl -w '%{time_connect} %{time_starttransfer}\n' -o /dev/null -s https://host/ 跑三协议；
3. for i in $(seq 1 100); do curl -s -o /dev/null https://host/ & done; wait 测并发；
4. 记到 notes/week1-day7.md。

步骤 B —— 补齐边界（30 分钟）

• 关掉 HTTP/3：curl --http2-only，重复对比；
• 加 keep-alive 对比：curl --keepalive-time 60；
• 写报告：哪个协议在你本机到目标 CDN 的链路上最快。

进阶：稳定通过后，用 tc qdisc add dev eth0 root netem 100ms loss 1% 模拟高延迟高丢包，重复三协议对比，看 HTTP/3 在丢包下的优势。

5. 阶段通用验收

1. 不看 RFC 也能默写 HTTP/1.1 请求行 + 9 个常用状态码 + 5 个常用 Header；
2. 用自己的话解释「HTTP/1.1 的队头阻塞」「HTTP/2 怎么缓解」「HTTP/3 为什么换 UDP」；
3. 画一张图：HTTP/2 帧头 9 字节布局、HPACK 静态表、HTTP/3 CRYPTO 帧结构；
4. 测试异常：5xx 服务端错、4xx 客户端错、3xx 重定向循环、TLS 握手中断、HTTP/2 GOAWAY；
5. 准备 3 组自定义场景并贴抓包（HTTP/1.1 长连接、HTTP/2 多流并发、HTTP/3 0-RTT）；
6. 记录每个抓包的 BPF 过滤器、ALPN、stream id；
7. 能修改 nginx 配置切换 HTTP/2 / HTTP/3，并验证切换。

6. 最终验收

• 独立完成：画 HTTP/1.1 请求/响应、HTTP/2 帧头、HTTP/3 包头；解释 HPACK 与 QPACK；用 curl --http3-only 验证；
• 至少完成 6 个实验（HTTP/1.1 keep-alive、HTTP/2 多路复用、HTTP/2 HPACK、HTTP/3 0-RTT、ALPN 协商、wireshark 解密）；
• 完成 1 个综合项目：用 nginx + 自签证书部署一个同时支持 HTTP/1.1 + HTTP/2 + HTTP/3 的小站，并用 curl/nghttp2/wireshark 验证三版都能正确握手；
• 能用 15 分钟讲清楚 HTTP 从文本协议到二进制分帧到 UDP 之上重做的整条演进线。

7. 综合项目

首选：HTTP 三协议对比实验台（必做：本地 nginx 同时支持 h2 + h3，配合 openssl 自签证书；用 curl --http1.1/--http2/--http3-only 测首字节、握手 RTT、并发吞吐）。

备选：

• 用 nghttp2 实现一个最小 HTTP/2 client（不要写完整协议栈，只验证 HEADERS 帧发送）；
• 抓一次生产环境 HTTP/3 流量，用 wireshark 解密 CRYPTO 帧；
• 用 h2c（HTTP/2 cleartext）跑一个 gRPC 服务并抓包。

综合项目必做要求：

1. 场景描述：实验目标、对比维度、链路情况；
2. 工具选择理由：为什么用 nghttp2 而不是 curl？为什么用 openssl 自签证书而不是 Let’s Encrypt？
3. 核心分析：每个协议的握手 RTT、首字节、并发吞吐对比；
4. 复现脚本：可重复运行的 nginx 配置 + curl/nghttp2 命令；
5. 边界测试：换网络条件（loss/RTT）下的对比；
6. 运行说明：环境依赖（nginx ≥ 1.25、nghttp2、curl ≥ 7.88、quictls 或 boringssl）、复现步骤；
7. README：项目介绍、目录结构、复盘；
8. 复盘记录：用时、难点、收获、下一步。

复盘项目交付物统一存到 notes/：

• notes/design.md：实验拓扑、对比维度、命令；
• notes/test.md：每组测试数据、期望、实际；
• notes/retrospective.md：踩过的坑与改进点。

本主题贡献

本主题沉淀 HTTP/1.1 文本协议（含 HTTP 缓存协商）、HTTP/2 二进制分帧 + HPACK、HTTP/3 over QUIC + QPACK 三代演进，所有结论用 curl --http1.1/--http2/--http3-only + nghttp2 -v + Wireshark（配 SSLKEYLOGFILE）三角验证。

职责（3 项）

1. 解读 HTTP/1.1 请求/响应行、9 个常用状态码、Cache-Control/ETag/Last-Modified HTTP 缓存协商，能区分 200 from cache 与 304 Not Modified，能解释 Vary 与 If-None-Match 双保险策略；
2. 抓 HTTP/2 9 字节帧头（length/type/flags/stream_id）、HPACK 静态表 61 项与动态表，能解释多路复用为什么解决应用层队头阻塞但没解决 TCP 层队头阻塞；
3. 抓 HTTP/3 Long Header（Initial/Handshake/0-RTT）、CRYPTO 帧、QPACK encoder/decoder stream，能解释为什么 HTTP/3 抗丢包、为什么 0-RTT 只能用于幂等请求、为什么 connection_id 支持连接迁移（换 IP 不重连）。

交付物（4 项）

1. 同一资源 HTTP/1.1 + HTTP/2 + HTTP/3 三协议对比表（curl -w '%{time_connect} %{time_starttransfer}' + 100 并发总耗时）；
2. nghttp2 -v https://nghttp2.org HTTP/2 帧日志（SETTINGS/HEADERS/DATA/WINDOW_UPDATE/PING/GOAWAY），含 stream_id 与 END_STREAM 标注；
3. curl --http3-only -v https://cloudflare.com 抓包 + SSLKEYLOGFILE + Wireshark QUIC 解密后的 CRYPTO 帧明文；
4. HTTP 缓存实验矩阵（Cache-Control: max-age=N、ETag、Last-Modified、Vary）对同一资源的响应差异记录。

指标（3 项）

1. HTTP/2 stream 复用率 ≥ 80%（100 并发请求平均每连接 stream 数）；
2. HTTP 缓存命中率 ≥ 60%（CDN/源站口径，Age 头统计）；
3. 三协议首字节 TTFB 比：HTTP/1.1 > HTTP/2 > HTTP/3（同 CDN、同 RTT 链路，高丢包下 HTTP/3 反超更明显）。

8. 推荐开源资料（按角色分工）

许可证提示：nginx 是 BSD-2-Clause；nghttp2 是 MIT；curl 是 MIT/X；Wireshark 是 GPL-2.0。复制或参考命令前先确认许可证。

源码阅读时机：HTTP/2 实现源码（nghttp2/lib/*.c）放到「阶段 6（HTTP/2 多路复用）」之后再读；RFC 原文从 Day 1 就开始对照，但不要试图一次通读——按当前阶段挑相关章节。

9. 学习资料汇聚（v0.3 自包含）

本节内容基于公开 RFC、nghttp2/curl 文档与个人整理，标注「由本计划生成」处为计划自写。本节是子主题自包含的最后一节，不再依赖 notes/ 子目录。

9.1 背景与动机

• 1989 年 Tim Berners-Lee 在 CERN 设计 HTTP，搭配 HTML 与 URL 三件套构成 Web 基础。最初 HTTP/0.9 只有一行 ASCII GET；
• 1996 年 HTTP/1.0（RFC 1945）正式版，引入 Header 与状态码，但每个请求独立 TCP 连接；
• 1997 年 HTTP/1.1（RFC 2068，1999 年修订为 RFC 2616，2022 年拆分重写为 RFC 9112）引入持久连接、分块传输、Host 头等，解决 1.0 的性能痛点；
• 2015 年 HTTP/2（RFC 7540，2022 修订 RFC 9113）从 Google SPDY 演化而来，引入二进制分帧、多路复用、HPACK 头压缩；
• 2018 年 IETF 决定 HTTP/3（RFC 9114）跑在 QUIC（RFC 9000）之上，QUIC 由 Google 设计、在 UDP 之上重做 TCP+TLS；
• 一句话总结：HTTP 的演进是一条「让一条连接干更多事、让握手更快、让丢包不再阻塞整条流」的连续优化。HTTP/3 换 UDP 不是倒退，是把 TCP+TLS 的工程问题在用户态重做。

9.2 概念地图

flowchart LR
  App[应用层] --> HttpSemantics[HTTP 语义]
  HttpSemantics --> H11[HTTP/1.1 文本]
  HttpSemantics --> H2[HTTP/2 二进制]
  HttpSemantics --> H3[HTTP/3]
  H11 --> TLS[TLS 1.2/1.3]
  H2 --> TLS
  H3 --> QUIC[QUIC]
  TLS --> TCP
  QUIC --> UDP
  H2 --> Frame[9 字节帧头]
  H2 --> HPACK[HPACK]
  H3 --> Stream[QUIC Stream]
  H3 --> QPACK[QPACK]
  H2 --> Mux[单连接多流]
  H3 --> Mux2[无队头阻塞]
  H2 --> Pri[流优先级]
  H3 --> Migration[连接迁移]

关系说明：

• 三个版本共享 HTTP 语义（RFC 9110）：方法、状态码、Header、缓存等「协议外」规则不变；
• HTTP/1.1 是 ASCII 文本，每请求独立或复用一条 TCP 连接；
• HTTP/2 把文本切成二进制帧，加 HPACK 压缩 Header；底层仍是 TCP；
• HTTP/3 把分帧与传输合并到 QUIC 流，底层是 UDP；HPACK 升级为 QPACK，因为 TCP 的有序字节流不再可靠。

9.3 基础知识讲解

经典论文 / 经典书籍 / 优秀博客 / 核心人物 / 开发方法 五大类，每类 ≥3 条。

经典论文 / RFC（必读）

经典书籍（系统化）

优秀博客（按问题查）

核心人物（知道谁定的规范）

开发方法（动手习惯）

缺失部分：nghttp2 的 --priorities 选项语义、curl 的 --happy-eyeballs-timeout-ms 取值。本计划不重写工具手册；查 man curl / nghttp2 --help 即可。

9.4 经典问题与经典案例

9.5 学习难点

概念难点

思维难点

工程难点

9.6 技术标准与接口

9.6.1 Entity

9.6.2 Scope

• HTTP/1.1：文本协议，持久连接，分块传输，强制 Host 头；
• HTTP/2：二进制分帧，多路复用，HPACK，流量优先级，server push；
• HTTP/3：HTTP 语义 + QUIC 传输 + QPACK；
• HPACK / QPACK：Header 压缩算法；
• curl / nghttp2：调试客户端；
• nginx：服务器实现；
• wireshark + SSLKEYLOGFILE：抓包与解密。

不适用：实时双向通信（用 WebSocket、gRPC streaming、QUIC datagrams）、点对点文件传输（用 BitTorrent、WebRTC DataChannel）。

9.6.3 Structure

HTTP 请求/响应（HTTP/1.1 文本）：

GET /index.html HTTP/1.1\r\n
Host: example.com\r\n
User-Agent: curl/8.0\r\n
Accept: */*\r\n
\r\n

HTTP 响应：

HTTP/1.1 200 OK\r\n
Content-Type: text/html\r\n
Content-Length: 1234\r\n
\r\n
<body>

HTTP/2 帧头（9 字节）：

QUIC Long Header（Initial / Handshake / 0-RTT）：

常用方法与状态码：

9.6.4 Ecosystem

• HTTP/1.1 实现：所有 HTTP 服务器与客户端；
• HTTP/2 实现：nginx ≥ 1.9.5、Apache ≥ 2.4.17、Caddy、HAProxy ≥ 1.8、Envoy、curl ≥ 7.36、nghttp2、OkHttp、Go net/http；
• HTTP/3 实现：Cloudflare CDN、Facebook proxy、nginx ≥ 1.25（带 quictls）、Caddy ≥ 2.4、curl ≥ 7.66（带 quictls）、nghttp3、quiche（Rust）、msquic、mvfst；
• QUIC 库：quiche（Cloudflare，Rust）、msquic（Microsoft，C）、quic-go（Go）、nghttp3（C）；
• HPACK 实现：nghttp2、curl、Go net/http2；
• QPACK 实现：nghttp3、quiche、quic-go；
• 事实标准 vs 标准本身：
  • 默认 HTTP 版本：浏览器普遍支持 HTTP/2，HTTP/3 还在推广；
  • curl 默认 HTTP/1.1，加 --http2 升级尝试，加 --http3-only 强制；
  • 浏览器 Alt-Svc 头：服务端告诉客户端「我同时支持 h3，可以升级」。

9.6.5 Depth Tiers

本计划目标：阶段 9 综合调试时达到 L3。

9.6.6 Source

• RFC Editor：所有 HTTP/HTTP2/HTTP3/QUIC/TLS 原文（https://www.rfc-editor.org/）；
• IANA HTTP/2 Settings Registry：HTTP/2 设置参数权威分配（https://www.iana.org/assignments/http2-parameters/）；
• curl 官方 HTTP/3 文档（https://curl.se/docs/http3.html）；
• nghttp2 官方文档（https://nghttp2.org/documentation/）；
• nginx HTTP/3 模块文档（https://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_v3_module.html）；
• Cloudflare HTTP/3 技术博客（https://blog.cloudflare.com/）；
• 引用版本快照日期：2026-07-30。

10. 常见误区

• 把 HTTP/3 = QUIC：QUIC 是传输，HTTP/3 是其上的 HTTP 映射；
• 把 --http2 当成强制：它只是「尝试」，服务端不支持会降级；用 --http2-only；
• 抓包不设 SSLKEYLOGFILE：所有 TLS 1.3 加密流量都是乱码；
• 用 time curl 测延迟：握手 RTT 不止一次；用 curl -w '%{time_connect}'；
• 把 HTTP/2 多路复用等同 WebSocket：HTTP/2 仍是请求-响应，WebSocket 是双向流；
• 改 nginx 配置不 reload：nginx -s reload 漏了导致无效；
• 把 Server: nginx/1.25 当成 HTTP 版本：那是服务器软件版本，与 HTTP 协议版本无关；
• 启 HTTP/3 用默认 OpenSSL：编译时需要 quictls 或 boringssl，否则启动失败；
• 用 curl -k 当成万能测试：自签证书场景可用，生产环境看到 -k 要警觉；
• 用浏览器开发者工具看 HTTP 版本：Network 面板只能看 HTTP/1.1 vs HTTP/2，HTTP/3 不显示；用 chrome://net-export 或 wireshark；
• 把 PATCH 当成幂等：默认非幂等，自定义协议可定义幂等；
• 客户端用 HTTP/2 但服务端只支持 HTTP/1.1：不报错，只是降级，调试时容易忽略；
• nginx 配置 add_header 不生效：可能是 add_header 在 if 块里被跳过；改用 map 或写在更高层级；
• 启用了 HTTP/2 但没启用 HTTPS：浏览器只支持 HTTP/2 over TLS，明文 HTTP 仍是 HTTP/1.1。

11. 所有知识点分类（统一规则）

按本仓库统一分类规则（与父主题一致）：

1. 编程语言
2. 数据结构与算法
3. 计算机基础：网络协议、操作系统、组成原理
4. 工程技术
5. Web 与后端：HTTP、REST、Spring Boot、数据库开发等
6. 前端与客户端
7. 数据与人工智能
8. 项目与职业能力

本计划归属：计算机基础 主 + Web 与后端 辅。