Что такое протокол HTTP/2? Полное руководство

Скорость работы сайта определяет, будут ли клиенты покупать у Вас или у Ваших конкурентов. Протокол HTTP/2 превращает медленно загружающиеся сайты в быстрые, отзывчивые, которые не дают посетителям скучать.

В отличие от устаревшей последовательной загрузки HTTP/1.1, этот бинарный протокол отправляет несколько запросов одновременно через одно соединение. Такие функции, как мультиплексирование, сжатие заголовков и подталкивание сервера, обеспечивают загрузку страниц на 20-70% быстрее.

Мы рассмотрим, как работает HTTP/2 и почему он нужен Вашему бизнесу уже сегодня.

---

Оглавление

1. Что такое протокол HTTP/2?
2. Эволюция от HTTP/1.1 к HTTP/2
3. Ключевые особенности протокола HTTP/2
4. HTTP/2 и HTTPS: соображения безопасности
5. HTTP/2 против HTTP/1.1: Сравнение производительности
6. Внедрение HTTP/2 на Вашем сайте
7. Поддержка и совместимость браузеров
8. HTTP/2 против HTTP/3: взгляд в будущее

---

Что такое протокол HTTP/2?

HTTP/2 — это сетевой протокол, который повышает производительность веб-сайтов, позволяя отправлять несколько запросов и ответов одновременно через одно соединение. Он использует двоичное обрамление, сжатие заголовков и приоритезацию потоков для уменьшения задержки и увеличения скорости загрузки по сравнению с HTTP/1.1.

Как работает HTTP/2

В отличие от HTTP/1.1, который отправляет данные последовательно в виде обычного текста, HTTP/2 — это бинарный протокол. В нем появился слой двоичного обрамления, который разбивает все сообщения на небольшие, управляемые двоичные кадры для более эффективной передачи. Такая конструкция повышает скорость и уменьшает количество ошибок по сравнению с текстовой структурой предыдущих версий.

HTTP/2 использует одно соединение TCP (Transmission Control Protocol) для создания нескольких параллельных потоков. Каждый поток может передавать независимые запросы и ответы, не блокируя другие, решая проблему блокировки в голове строки, которая замедляла работу HTTP/1.1. Такой подход позволяет браузерам одновременно получать несколько активов, таких как изображения, скрипты и таблицы стилей.

Еще одно ключевое улучшение — сжатие заголовков. Вместо того, чтобы многократно отправлять одни и те же HTTP-заголовки для каждого запроса, HTTP/2 сжимает их, чтобы сократить ненужную передачу данных. В него также включены такие функции, как server push, позволяющая серверам отправлять ресурсы еще до того, как браузер их запросит, и приоритезация потоков, которая помогает управлять порядком загрузки ресурсов.

Обратная совместимость

Несмотря на серьезные обновления, HTTP/2 полностью совместим с существующими веб-сайтами. Он сохраняет методы HTTP, коды состояния и структуру заголовков, позволяя разработчикам пользоваться преимуществами улучшенной производительности, не меняя при этом способа создания веб-приложений.

Благодаря эффективному двоичному обрамлению и усовершенствованной обработке данных, этот веб-протокол значительно улучшает связь между клиентом и сервером и поддерживает высокие требования современного веб-трафика.

---

Эволюция от HTTP/1.1 к HTTP/2

HTTP начал свой путь в 1989 году, когда Тим Бернерс-Ли создал HTTP/0.9, простой протокол, который мог получать только базовые веб-страницы.

HTTP/1.0 появился в 1996 году, введя заголовки и различные типы содержимого, а HTTP/1.1 появился в 1997 году с постоянными соединениями, которые позволяли выполнять несколько запросов через одно и то же соединение.

Несмотря на эти усовершенствования, HTTP/1.1 столкнулся с серьезными ограничениями в современных веб-средах. Протокол страдал от блокировки в голове очереди, когда медленный запрос на ресурс задерживал все ресурсы, стоящие в очереди за ним.

Веб-сайты, требующие десятки файлов, изображений, таблиц стилей, скриптов, вынуждали веб-браузеры открывать несколько TCP-соединений для достижения приемлемой производительности. Такой подход потреблял чрезмерное количество сетевых ресурсов и создавал плохой пользовательский опыт по мере увеличения сложности веб-страниц.

Google представляет SPDY — предшественника HTTP/2

Google осознал эти проблемы с производительностью Интернета и разработал протокол SPDY в 2010 году в качестве экспериментального решения. SPDY представил такие революционные концепции, как мультиплексирование, сжатие заголовков и подталкивание сервера, которые впоследствии стали основой HTTP/2.

Протокол SPDY продемонстрировал, что несколько потоков могут работать одновременно через одно TCP-соединение, что устраняет необходимость в нескольких соединениях и значительно улучшает задержку загрузки.

Сайт Целевая группа по проектированию Интернета (IETF) и Рабочая группа HTTP изучили инновации Google наряду с вкладом Microsoft и Facebook. В 2012 году они начали формализовать эти концепции в новый стандарт.

После всестороннего тестирования и доработки они стандартизировали HTTP/2 в мае 2015 года, официально заменив устаревшую архитектуру HTTP/1.1. Эта эволюция протокола устранила фундаментальные ограничения HTTP/1.1, внедрив новые механики, такие как фрейминг и параллельность потоков, заменив жесткую схему “запрос-ответ”, характерную для HTTP/1.1.

Новый протокол изменил циклы взаимодействия клиента и сервера, сократил объем памяти и вычислительных ресурсов, а также создал эффективный веб-протокол, способный работать с современными веб-приложениями.

HTTP/2 представляет собой самое значительное усовершенствование протоколов веб-коммуникаций с первых дней существования Всемирной паутины.

---

Ключевые особенности протокола HTTP/2

HTTP/2 представляет пять основных функций, которые устраняют недостатки HTTP/1.1. Эти новшества работают вместе, чтобы создать эффективный веб-протокол, оптимизированный для работы современных веб-приложений.

1. Двоичный протокол по сравнению с текстовым протоколом

HTTP/2 использует двоичный протокол вместо текстового формата, который используется в HTTP/1.1. Это изменение значительно повышает производительность, надежность и скорость разбора при обмене данными между клиентом и сервером.

Двоичные протоколы легче интерпретируются машинами. Они устраняют несоответствия при разборе, вызванные вариациями пробелов, заглавных букв или окончаний строк, которые были характерны для текстового HTTP. Это приводит к уменьшению количества ошибок, снижению нагрузки на процессор и ускорению обработки запросов и ответов.

Каждое сообщение HTTP/2 разбивается на двоичные фреймы, которые легче маршрутизировать, определять приоритеты и обрабатывать параллельно. Эти кадры содержат метаданные, которые помогают серверам и браузерам быстро определить, к какому потоку относятся данные, что позволяет использовать такие продвинутые функции, как мультиплексирование и приоритезация потоков.

Разработчикам не нужно переписывать существующие приложения, поскольку HTTP/2 сохраняет ту же семантику HTTP. Переход на бинарный протокол происходит под капотом, обеспечивая все преимущества скорости и эффективности, не требуя значительных изменений в способах создания и развертывания веб-приложений.

---

2. Мультиплексирование и одновременные запросы

Мультиплексирование позволяет нескольким потокам работать одновременно через одно TCP-соединение. HTTP/2 создает отдельные потоки, которые отправляют и получают данные независимо друг от друга, устраняя ограничения HTTP/1.1 на последовательную обработку.

Это нововведение решает проблему блокировки в голове очереди, когда медленные запросы на ресурсы задерживают все ресурсы в очереди. HTTP/2 позволяет клиенту и серверу инициировать несколько параллельных запросов, не дожидаясь завершения предыдущих запросов.

Подход с одним соединением уменьшает объем памяти и вычислительных ресурсов по сравнению с несколькими TCP-соединениями в HTTP/1.1. Каждое TCP-соединение требовало значительных накладных расходов на установление, потребляя сетевые ресурсы и создавая узкие места в масштабируемости.

Мультиплексирование позволяет осуществлять несколько одновременных обменов для независимого управления потоками данных. Веб-страницы, требующие десятки ресурсов, могут загружать все компоненты одновременно. Типичный сайт электронной коммерции с 50+ ресурсами улучшает скорость загрузки страниц на 40-60% за счет параллельной загрузки.

Механизмы управления потоком работают для каждого потока, управляя передачей данных в зависимости от условий сети. Каждый поток может самостоятельно регулировать скорость, избегая перегрузок.

---

3. Сжатие заголовков с помощью HPACK

Сжатие HPACK устраняет избыточность метаданных HTTP-заголовков, которая становилась все более проблематичной по мере усложнения веб-сайтов. HTTP/1.1 передавал одинаковые заголовки при каждом запросе, что приводило к потере пропускной способности.

Алгоритм сжатия HPACK ведет динамические таблицы ранее переданных значений заголовков, которые совместно используются клиентом и сервером. Последующие запросы передают только индексированные значения, необходимые для восстановления заголовков, сокращая фрагменты блоков заголовков до 95%.

Сжатие HPACK использует кодирование Хаффмана для эффективного кодирования полей. Общие значения заголовков сжимаются в более компактные представления, что полезно для приложений с большим количеством cookies или авторизационных данных.

Сжатие полей заголовков обеспечивает ощутимую экономию полосы пропускания для сайтов с высоким трафиком. Алгоритм защищает от атак безопасности, основанных на сжатии, которые влияли на более ранние методы, обеспечивая сохранность конфиденциальных данных при одновременном повышении эффективности.

---

4. Определение приоритетов ручьев

Приоритетность потоков позволяет веб-браузерам определять порядок загрузки запросов на ресурсы с помощью зависимостей и присвоения веса. Каждый поток получает веса от 1 до 256, причем более высокие значения указывают на приоритет.

HTTP/2 создает деревья зависимостей потоков, в которых потоки зависят от родительских потоков. Зависимые потоки, разделяющие один и тот же родительский поток, получают пропорциональное распределение ресурсов на основе назначенных весов. Эта система загружает критические ресурсы раньше декоративных элементов.

Веб-разработчики могут оптимизировать скорость загрузки страницы, отдавая приоритет содержимому, расположенному выше страницы, а не изображениям, которые пользователи сразу не увидят. CSS и JavaScript для видимого контента имеют приоритет перед скриптами аналитики или виджетами социальных сетей.

Браузеры автоматически назначают приоритеты в зависимости от типов ресурсов, но серверы могут отменять эти решения, основываясь на специфических требованиях приложения. Такая гибкость позволяет создавать индивидуальные стратегии оптимизации для различных архитектур сайтов.

---

5. Толкание сервера

Server push позволяет серверам проактивно отправлять ресурсы веб-браузерам до получения явных запросов. Когда серверы получают HTML-запросы, они определяют вероятные запросы на ресурсы и немедленно передают их.

Он устраняет инкрустацию ресурсов, использовавшуюся в HTTP/1.1, когда разработчики встраивали CSS или JavaScript в HTML. Server push обеспечивает те же преимущества в производительности, сохраняя при этом проталкиваемый ресурс отдельно, что позволяет использовать лучшие стратегии кэширования.

Предсказание запросов к ресурсам сокращает время обхода. Критически важные CSS, JavaScript и изображения могут быть получены до того, как браузер разберет HTML. Такой проактивный подход сокращает Задержка на целые циклы.

Клиент сам определяет, какие ресурсы он будет принимать, и может отключить серверное “проталкивание”. Браузеры поддерживают кэш подталкиваемых ресурсов и могут отказаться от дублирования подталкивания, предотвращая потерю пропускной способности и сохраняя преимущества производительности.

---

HTTP/2 и HTTPS: соображения безопасности

Хотя технически HTTP/2 не требует шифрования, все основные браузеры требуют его. Это означает, что на практике HTTP/2 всегда работает по протоколу TLS, что делает HTTPS по умолчанию, а не как исключение.

Это внедрение, основанное на браузере, подняло планку безопасности во всем Интернете. Благодаря TLS в качестве базового уровня, каждое соединение HTTP/2 шифруется по умолчанию, закрывая доступ к пассивному подглядыванию и атакам “человек посередине”. Но HTTP/2 добавляет больше, чем просто шифрование.

Его бинарный каркасный слой устраняет двусмысленность при разборе запроса, что значительно затрудняет злоумышленникам использование старых трюков, таких как инъекция заголовков или разделение ответа на части— проблемы, характерные для текстового формата HTTP/1.1. Такая жесткость структуры уменьшает поверхность атаки и упрощает логику сервера.

Рукопожатие, обеспечивающее TLS, также согласовывает поддержку протокола с помощью ALPN (Application-Layer Protocol Negotiation). Если HTTP/2 доступен, браузер переходит на него немедленно, без перенаправлений и дополнительных обходов.

Единое зашифрованное соединение HTTP/2 повторно используется для нескольких потоков, что позволяет избежать накладных расходов на повторные переговоры TLS. Это снижает нагрузку на процессор, ускоряет безопасные соединения и повышает общую производительность сайта без ущерба для безопасности.

Для разработчиков вывод прост: SSL-сертификаты теперь нужны не только для доверия, но и для скорости. Отсутствие HTTPS означает отсутствие HTTP/2, а отсутствие HTTP/2 означает, что Вы оставляете на столе и производительность, и защиту.

---

HTTP/2 против HTTP/1.1: Сравнение производительности

Реальные испытания показывают, что HTTP/2 превосходит HTTP/1.1 по всем типам веб-сайтов и скорости соединения. Его мультиплексирование, сжатие заголовков и модель единого соединения устраняют узкие места, заложенные в HTTP/1.1.

Вот как обстоят дела с HTTP/2 в сравнении с HTTP/1.1

Контрольные показатели производительности

• Простые сайты (5-10 ресурсов): Загрузка на 15-25% быстрее
• Средняя сложность (20-40 ресурсов): 30-50% улучшение
• Тяжелые приложения (50+ ресурсов): 40-70% прироста скорости
• Платформы электронной коммерции: В среднем на 45% меньше задержек при загрузке

Улучшения UX

• Первый контентный рисунок: на 200-800 мс быстрее
• Время до интерактивного режима: улучшение на 300-1200 мс
• Полная загрузка страницы: Сокращение на 500-2000 мс
• Показатель отказов: Снижение до 31% на SaaS-платформах
• Показатели конверсии: В магазинах Shopify этот показатель составил +23%.
• Длина сессии: Новостные сайты сообщили +18%

Эффективность использования ресурсов

• Использование процессора сервера: Снижение на 35%
• Экономия полосы пропускания: Благодаря сжатию заголовков HPACK
• Меньше рукопожатий TLS: Одно соединение, много потоков
• Улучшенная поддержка мобильных устройств: Более быстрая загрузка, меньший расход батареи

Ознакомьтесь с приведенной ниже таблицей быстрого сравнения для наглядного обзора:

Характеристика	HTTP/1.1	HTTP/2
Подключение к одному ресурсу	Несколько TCP-соединений	Одно TCP-соединение (мультиплексированное)
Сжатие заголовков	Нет	HPACK
Требование TLS	Дополнительно	Требуется браузерами
Параллельные запросы	Ограничено TCP	Истинный параллелизм через одно соединение
Латентность	Выше из-за блокировки	Ниже из-за мультиплексирования
Производительность мобильных устройств	Медленнее, больше расход батареи	Быстрее, эффективнее
Нагрузка на сервер	Выше (больше связей, рукопожатий)	Ниже (меньше открытых сокетов)

---

Внедрение HTTP/2 на Вашем сайте

Здесь приведены минимальные требования HTTP/2 для Вашего типа сервера:

• Apache: Версия 2.4.17 или выше с модулем mod_http2
• Nginx: Версия 1.9.5 или более поздняя со встроенной поддержкой HTTP/2
• Действительный SSL-сертификаты от доверенных центров сертификации
• TLS версии 1.2 или выше для безопасных соединений
• Операционная система с обновленным OpenSSL библиотеки

Шаги по внедрению Apache

Настройка сервера для Apache требует систематической активации модулей:

1. Установите необходимые модули:

sudo a2enmod http2
sudo a2enmod ssl

2. Настройте виртуальный хост в файле .conf:

<VirtualHost *:443>
ServerName yourdomain.com
Protocols h2 http/1.1
SSLEngine on
SSLCertificateFile /path/to/certificate.crt
SSLCertificateKeyFile /path/to/private.key
</VirtualHost>

3. Перезапустите службу Apache:

sudo systemctl restart apache2

4. Проверьте конфигурацию:

apache2ctl configtest

Шаги по внедрению Nginx

Nginx предлагает более простую активацию HTTP/2 через конфигурацию сервера:

1. Обновите Nginx до поддерживаемой версии:

sudo apt update && sudo apt install nginx

2. Измените блок сервера в файле nginx.conf:

server {
listen 443 ssl http2;
server_name yourdomain.com;
ssl_certificate /path/to/certificate.crt;
ssl_certificate_key /path/to/private.key;
}

3. Проверьте синтаксис конфигурации:

sudo nginx -t

4. Перезагрузите службу Nginx:

sudo systemctl reload nginx

Тестирование реализации HTTP/2

Проверьте развертывание HTTP/2, используя несколько методов:

Инструменты разработчика браузеров:

1. Откройте вкладку Сеть в Chrome/Firefox DevTools.
2. Включите колонку Протокол для просмотра типов соединений
3. Ищите обозначение“h2” в поле протокола.
4. Обновите страницу, чтобы увидеть одновременную загрузку нескольких потоков

Инструменты для онлайн-тестирования:

• Тест KeyCDN HTTP/2
• Тест SSL Labs: Проверка сертификатов SSL и конфигурации TLS

Проверка командной строки:

curl -I --http2 -s https://yourdomain.com | grep HTTP

Общие проблемы внедрения

Веб-разработчики часто сталкиваются с такими препятствиями:

• Ошибки SSL-сертификата препятствуют активации
• Смешанный HTTP/HTTPS-контент, блокирующий функциональность HTTP/2
• В устаревшем серверном ПО отсутствуют модули поддержки HTTP/2
• Правила брандмауэра, блокирующие процессы рукопожатия TLS
• Службы CDN не настроены на прохождение HTTP/2
• Устаревшие приложения несовместимы с требованиями двоичного протокола

Шаги по устранению неполадок:

• Проверьте действительность SSL-сертификатов и правильность их установки
• Проверьте журналы ошибок сервера на предмет специфических сбоев активации HTTP/2
• Убедитесь, что все запросы к ресурсам используют протокол HTTPS
• Обновите программное обеспечение веб-сервера до поддерживаемых версий
• Настройте провайдеров CDN, чтобы включить переадресацию HTTP/2

---

Поддержка и совместимость браузеров

Протокол HTTP/2 широко распространен во всех основных веб-браузерах: Chrome, Firefox, Safari и Edge полностью поддерживают его с 2015 года. Согласно текущей статистике браузеров, более 97% мобильных и настольных браузеров поддерживают протокол HTTP/2 нативно, что делает его внедрение безопасным практически для всех пользователей.

Chrome лидирует по внедрению HTTP/2 с наиболее агрессивной реализацией, автоматически согласовывая соединения HTTP/2 при наличии сертификатов SSL. Firefox следует вплотную за ним с надежной поддержкой на всех платформах, а Safari обеспечивает отличную производительность на устройствах iOS и macOS. Edge заменил ограниченную поддержку Internet Explorer полной функциональностью HTTP/2.

Мобильные браузеры демонстрируют сильную поддержку HTTP/2: Android Chrome, iOS Safari и Samsung Internet обеспечивают полную совместимость с протоколом. Эти мобильные веб-браузеры значительно выигрывают от возможностей HTTP/2 по мультиплексированию в сотовых сетях с более высокой задержкой.

Механизмы возврата обеспечивают бесшовную совместимость, когда HTTP/2 недоступен. Веб-браузеры автоматически согласовывают наивысшую поддерживаемую версию протокола во время рукопожатий TLS, возвращаясь к HTTP/1.1 для старых серверов. Этот прозрачный процесс не требует вмешательства пользователя или настройки разработчика.

---

HTTP/2 против HTTP/3: взгляд в будущее

HTTP/3 — это следующий шаг в развитии веб-протоколов, построенный на QUIC вместо традиционных TCP-соединений. Хотя в HTTP/2 исправлены многие проблемы HTTP/1.1, он по-прежнему сталкивается с задержками из-за “блокировки в голове линии” TCP, когда потерянный пакет замедляет несколько потоков.

QUIC работает по протоколу UDP, позволяя потокам продолжаться независимо, даже если некоторые пакеты обрываются. Он также интегрирует шифрование прямо в транспортный уровень, ускоряя установку соединения за счет меньшего количества обходов.

Около 25% сайтов, включая Google, Facebook и Cloudflare, уже используют HTTP/3. Тем не менее, HTTP/2 остается наиболее популярным выбором для большинства разработчиков благодаря широкой поддержке браузерами и развитым инструментам.

Стоит ли Вам ждать HTTP/3?

Не совсем так. HTTP/2 обеспечивает значительный прирост производительности уже сегодня и готовит Ваш сайт к легкому обновлению в будущем. Начните использовать HTTP/2 сейчас, и Вы сразу же получите преимущества в виде более быстрой загрузки и лучшего пользовательского опыта.

---

Разблокируйте производительность HTTP/2 с помощью SSL Dragon

HTTP/2 работает только с действительными сертификатами SSL. SSL Dragon упрощает эту задачу с помощью доступные, надежные сертификаты готовыми к мгновенной активации HTTP/2.

С SSL Dragon Вы не просто получаете сертификат, Вы инвестируете в более плавную и безопасную работу в Интернете. Наши сертификаты оптимизированы для быстрого развертывания и широкой совместимости, обеспечивая быструю работу Вашего сайта без ущерба для безопасности.

Наша экспертная поддержка шаг за шагом поможет Вам извлечь максимум пользы из преимуществ скорости и безопасности HTTP/2. Выберите SSL Dragon и откройте для себя более быструю и плавную работу сайта уже сегодня.