SPDY:一种更快速web的实验协议

背景：网络协议与网络延时

现在，HTTP和TCP是web的两种协议。TCP是一般的，可靠的传输层协议，能够提供可靠的传输，避免出错，按顺序传输，流量控制，冲突避免以及其他的传输特性。而HTTP是一种应用层协议，提供记本的连接、响应语法。我们可能有机会在传输层提高延时性能，但是我们最开始的调查还是关注在应用层，即HTTP。

不幸的是，HTTP并不是为了时延而设计的。进一步说，现在的网页传输与10年前的网页有着典型的不同，因而需要改进在开发HTTP协议时没有提前注意到的地方。下面是HTTP协议可以优化的地方：

1.每个连接多需要请求;因为HTTP只能一次取得一个资源（HTTP采用了流水线，但仍然是采用FIFO队列），服务器延时500ms来阻止其他请求重用TCP信道。浏览器使用了多连接来解决这个问题。直到2008年，大部分浏览器才最终从每个域名2个连接发展到每个域名6个连接。

2.额外的初始客户请求；在HTTP协议中，只有客户端能初始化一个请求。尽管服务器知道客户端需要资源，但是它没有机制来通知客户端，而且必须等待客户端发来资源请求。

3.未压缩的请求以及响应头部。现在请求头部的大小从200bytes到2kb不等。当应用使用更多的cookies以及用户代理扩展特性时，典型的头部大小是700－800bytes。对于ADSL或者modems连接，上行的带宽相对较低，因此延时比较明显。在头部减少数据能够在发送请求时直接提高串行化的延时。

4.冗余的头部。有一些头部在同一个信道的请求中多次发送。然而，例如用户代理、主机以及接收的头部一般是固定的，而且不需要重复发送。

5.优化数据压塑。HTTP使用了数据优化压缩编码。内容总是以一种压缩的形式来发送。

过往的方法：

SPDY不是唯一的让HTTP更快的研究。这里有其他的方案来解决网络延时，大部分都是在传输层或者会话层。

1.流控制传输协议（tream Control Transmission Protocol (SCTP)）——一种用来取代TCP的传输层协议，能够提供多数据流以及流感知冲突控制。

2.HTTP over SCTP——在SCTP的基础上运行HTTP协议。在高延时网络中比较HTTP over SCTP和HTTP over TCP（Comparison of HTTP Over SCTP and TCP in High Delay Networks）中描述了传输协议的性能对比研究。

3.结构化的流传输（Structured Stream Transport (SST)）——采用结构化的流的协议：在一种普通的传输协议上加载轻量、独立的流。它取代了TCP或者是运行在UDP协议的上层。

4.MUX和SMUX——中间层协议（即在应用层和传输层之间的协议）能够提供多种流服务。这种协议与HTTP/1.1使用的时间差不多。

上面的方法能够解决一些网页延时问题，但不能解决所有的。不管HTTP使用的是什么传输层协议，HTTP存在的内在问题（压缩、优先次序等）应该得到解决。在任何情况下，在实际的情形中，改变传输层是比较困难的。因此，我们相信在应用层解决这些缺陷是比较容易的。这样尽可能较小的改变现有的基础设施，以及能够获得显著的性能改善。

SPDY的目标：

SPDY的目标是定义和实现一种能够降低延时而服务于网页的应用层协议。SPDY的主要目标是：

1.在网页加载时间上降低50%的时间。我们的预期结果基本上接近这个目标。

2.尽可能减少铺设复杂度。SPDY使用TCP协议作为其传输层协议，因此不需要对现有的基础设施进行任何改变。

3.避免改变网站作者的内容。支持SPDY需要的唯一的改变是客户使用代理以及网络服务器应用。

4.吸引有志向相同的组织，一起来开发协议解决延时问题。我们希望与开源社区和工业组织一起来开发这种新的协议。

一些具体的技术目的有：

1.在单个TCP会话上允许更多的并行HTTP请求；

2.通过压缩HTTP头部以及减少不必要的头部信息来减少带宽；

3.定义一种容易实现以及服务器有效的协议。我们希望通过砍掉边界情况来降低HTTP的复杂性，以及定义容易解析的消息格式；

4.为了在现有的网络基础设施上提供更安全和兼容性，让SSL作为底层传输协议。尽管SSL引入了时延，我们相信未来的网页更加依赖于安全的网络连接。除此之外，确保现有的代理间的通信不会断裂，使用SSL是必须的。

SPDY设计及其特点

SPDY在允许多并行的SSL上添加了会话层，在单个TCP连接上添加交叉流。而且一般的HTTP 的GET和POST消息格式仍然一样。然而，SPDY给有线的数据传输和编码指定了一种新的框架格式。

流数据是双向的，例如在客户端和服务器都能够初始化。

SPDY的目的是通过基本和高级的特征来获得低时延。

基本特征：

1.多路复用流：SPDY允许在单个TCP连接上使用没有限制的并行流。因为在单个信道上，请求是交叉的，TCP的效率更高：更少的网络连接以及更少但高密度的数据包；

2.请求优先级：尽管非限制的平行流解决了串行问题，但SPDY引入了另外一种方法：如果信道的带宽受限，客户端可能因为防止阻塞信道而阻断请求。为了克服这种问题，SPDY实现了请求优先级：客户端能够向服务器请求它想要的多种条目，以及给每个请求分配优先级。当一种较高优先级的请求未解决时，能够有效防止了网络信道在非重要资源发送冲突。

3.HTTP头部压缩：SPDY对HTTP请求以及响应的头部进行压缩，实现更少的数据包以及更少的比特传输。

高级特征：

除了上面的基本特征外，SPDY提供一些高级特征，服务器端发起的流。它能够在客户端没有请求发送内容的时候发送内容给客户端（Server-initiated streams can be used to deliver content to the client without the client needing to ask for it.）。web开发者可以有下面两种方式来设置：

1.服务器推送：SPDY通过X-Associated-Content header使得服务器将数据传输给客户端。X-Associated-Content header在客户端没有请求数据时，通知客户端服务器有数据发送给客户端。对于页面发起的下载（例如用户第一次访问站点），这能显著提高用户体验。

2.服务器暗示：与自动推送资源给客户端不一样，在服务器提前知道客户端需要某个资源的情况下，，服务器使用X-Subresources header 来建议客户端是否请求该资源。然而，服务器在客户端发送请求之前仍然等待发送内容。

原文（翻译）：

http://blog.csdn.net/dqjyong/article/details/7759612