HTTP/1.1, HTTP/2 and HTTP/3 Deep Dive

The request/response grammar

HTTP is a plain-text, stateless, request-response protocol. A request is: method, path, version, headers, blank line, optional body. A response mirrors it: version, status, headers, blank line, body.

GET /api/orders?limit=20 HTTP/1.1      ← 请求行
Host: api.example.com                    ← HTTP/1.1 唯一必填头
Authorization: Bearer eyJhbGciOi...
Accept: application/json
                                         ← 空行（没有 body 也必须有）

HTTP/1.1 200 OK                          ← 状态行
Content-Type: application/json
Content-Length: 128                       ← 或 Transfer-Encoding: chunked
                                         ← 空行
{"orders": []}                            ← 正文

Category	Codes	Meaning for the backend dev
1xx 信息化	100 Continue	POST 大 body 前先问「要不要我发」
2xx 成功	200 / 201 / 204	OK / 新建成功 / 成功但无正文
3xx 重定向	301 / 302 / 304	永久跳转 / 临时跳转 / 缓存仍然有效
4xx 客户端错	400 / 401 / 403 / 409 / 429	参数错 / 未认证 / 无权限 / 冲突 / 限流
5xx 服务端错	500 / 502 / 503 / 504	内部错误 / 网关错误 / 服务不可用 / 网关超时

Distinguish 401 vs 403 vs 400 precisely: 401 = 'who are you?', 403 = 'I know you but you can't', 400 = 'your payload is nonsense'. Frontends and API clients switch on these codes.

HTTP/1.1: keep-alive, pipelining and its ceiling

HTTP/1.1 keeps the TCP connection open (keep-alive) so subsequent requests reuse it — huge win over 1.0's reconnect-every-time. But requests on one connection are serialized; browsers work around it by opening 6 parallel connections per host.

# 大响应分块流式发送（不知道总长时用）
HTTP/1.1 200 OK
Transfer-Encoding: chunked

7\r\n                ← 这个块的字节数（hex）
hello, \r\n
9\r\n
backend! \r\n
0\r\n                ← 长度 0 = 结束
\r\n

Head-of-line blocking at the HTTP level: request 2 waits for request 1 on the same connection
Domain sharding (static.example.com) was a hack to get more parallel connections — obsolete with HTTP/2
Content-Length when you know it, chunked when you don't (streaming, SSE, generated responses)

HTTP/2 and HTTP/3: multiplexing and QUIC

Feature	HTTP/1.1	HTTP/2	HTTP/3
传输层	TCP + TLS	TCP + TLS	QUIC（UDP）
二进制分帧	无	有	有
多路复用	无（每连接串行）	一个连接并发 N 个流	同 HTTP/2
队头阻塞	HTTP 层 + TCP 层	解决 HTTP 层，仍留 TCP 层	两个都解决
Server Push	无	有（实践中已基本弃用）	弃用
连接建立	1-3 RTT	1-2 RTT	0-1 RTT（首包更快）
连接迁移	不可能	不可能	可以（IP 变了连接不断）

HTTP/2 did NOT remove head-of-line blocking — it just moved it from the HTTP layer to the TCP layer: one lost packet stalls ALL streams over that connection. QUIC's per-stream ACK/retry is exactly the fix for that.

Enable HTTP/2 by simply using https with a modern Nginx (listen 443 ssl http2;). HTTP/3 needs UDP/443 open in the firewall + QUIC-capable server (Nginx 1.25+, Caddy, Cloudflare free tier).

请求与响应的文法

HTTP 是纯文本、无状态、一问一答的协议。请求 = 方法 + 路径 + 版本 + 头 + 空行 + 可选正文；响应结构对称：版本 + 状态 + 头 + 空行 + 正文。

GET /api/orders?limit=20 HTTP/1.1      ← 请求行
Host: api.example.com                    ← HTTP/1.1 唯一必填头
Authorization: Bearer eyJhbGciOi...
Accept: application/json
                                         ← 空行（没有 body 也必须有）

HTTP/1.1 200 OK                          ← 状态行
Content-Type: application/json
Content-Length: 128                       ← 或 Transfer-Encoding: chunked
                                         ← 空行
{"orders": []}                            ← 正文

类别	状态码	对后端的含义
1xx 信息化	100 Continue	POST 大 body 前先问「要不要我发」
2xx 成功	200 / 201 / 204	OK / 新建成功 / 成功但无正文
3xx 重定向	301 / 302 / 304	永久跳转 / 临时跳转 / 缓存仍然有效
4xx 客户端错	400 / 401 / 403 / 409 / 429	参数错 / 未认证 / 无权限 / 冲突 / 限流
5xx 服务端错	500 / 502 / 503 / 504	内部错误 / 网关错误 / 服务不可用 / 网关超时

精确区分 401/403/400：401 = 「你是谁？」，403 = 「我知道你，但你不行」，400 = 「你发的数据不讲理」。前端和客户端都按这些码做分支。

HTTP/1.1：长连接与它的天花板

HTTP/1.1 复用 TCP 连接（keep-alive），后续请求不再重连——比 1.0 的「每次都连」是巨大提升。但同一连接上的请求只能串行；浏览器只好对每个域名开 6 个并行连接绕开。

# 大响应分块流式发送（不知道总长时用）
HTTP/1.1 200 OK
Transfer-Encoding: chunked

7\r\n                ← 这个块的字节数（hex）
hello, \r\n
9\r\n
backend! \r\n
0\r\n                ← 长度 0 = 结束
\r\n

HTTP 层的队头阻塞：同一连接上请求 2 必须等请求 1 完成
域名分片（static.example.com）是为了多开并行连接的奇技淫巧——HTTP/2 时代已过时
知道长度用 Content-Length，不知道用 chunked（流式、SSE、动态生成）

HTTP/2 与 HTTP/3：多路复用与 QUIC

特性	HTTP/1.1	HTTP/2	HTTP/3
传输层	TCP + TLS	TCP + TLS	QUIC（UDP）
二进制分帧	无	有	有
多路复用	无（每连接串行）	一个连接并发 N 个流	同 HTTP/2
队头阻塞	HTTP 层 + TCP 层	解决 HTTP 层，仍留 TCP 层	两个都解决
Server Push	无	有（实践中已基本弃用）	弃用
连接建立	1-3 RTT	1-2 RTT	0-1 RTT（首包更快）
连接迁移	不可能	不可能	可以（IP 变了连接不断）

HTTP/2 并没有消灭队头阻塞，只是把它从 HTTP 层挪到了 TCP 层：丢一个包，该连接上所有流都停。QUIC 的按流独立确认与重传正是为这个而生的。

启用 HTTP/2 只需 https + 现代 Nginx（listen 443 ssl http2;）。HTTP/3 需要防火墙开放 UDP/443 + 支持 QUIC 的服务端（Nginx 1.25+、Caddy、Cloudflare 免费层）。