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五十一：HPACK如何减少HTTP头部的大小？

news 来源：原创 2025/5/22 9:05:17

在现代的Web通信中，HTTP是最常用的协议。然而，随着网络应用程序的复杂化，HTTP头部的大小迅速增加，尤其是在HTTP/2中，由于其多路复用特性，多个请求和响应共享同一个连接，头部大小对性能的影响变得更加显著。为了解决这个问题，HTTP/2引入了HPACK压缩算法，以减少HTTP头部的大小并提高传输效率。

HPACK的核心概念

HPACK是一种专为HTTP/2设计的头部压缩算法，它通过以下三种机制来实现头部大小的减少：

  1. 静态表（Static Table）： 静态表是一个预定义的、只读的键值对列表，包含了常见的HTTP头部字段和值。例如，:method 和 GET 是其中的一组。静态表的存在避免了对常用头部的重复传输。

  2. 动态表（Dynamic Table）： 动态表是一种运行时构建的键值对列表，用于存储连接期间使用过的头部字段和值。通过在动态表中查找和复用之前的头部数据，可以显著减少重复传输的内容。

  3. 哈夫曼编码（Huffman Coding）： HPACK使用哈夫曼编码对头部值进行压缩，进一步减少头部数据的传输大小。哈夫曼编码通过将常用字符映射为较短的二进制表示，达到压缩的效果。

HPACK的工作原理

HPACK通过以下步骤来压缩HTTP头部：

  1. 头部字段索引化： 如果头部字段和值可以在静态表或动态表中找到，则只需发送其索引。这显著减少了需要传输的字节数。

  2. 新增头部字段： 如果头部字段未在表中出现，则将其作为新的键值对添加到动态表中，并在传输时标记为新增项。

  3. 部分索引化或完全索引化： 对于某些头部字段，可以只索引字段名称，而将字段值以未压缩的形式发送；或者可以同时索引字段名称和值。

  4. 哈夫曼编码： 无法通过索引化压缩的字段值会被哈夫曼编码后传输，从而减少字符数据的大小。

HPACK的优势

  1. 减少数据传输量： 通过索引化和动态表，HPACK避免了重复发送相同的头部字段。

  2. 提高性能： 压缩后的头部大小显著降低了HTTP/2多路复用中的资源竞争，减少了网络延迟。

  3. 灵活性和安全性： 动态表的大小可以调整以适应不同的内存和性能需求。同时，HPACK通过严格的编码规则和限制，避免了传统头部压缩算法中的安全漏洞（例如CRIME攻击）。

示例

假设我们发送以下HTTP请求：

GET /index.html HTTP/2
Host: www.example.com
User-Agent: curl/7.64.1
Accept: */*

第一次发送时，动态表为空，因此需要完整传输这些头部字段。然而，在后续请求中，Host 和 User-Agent 已经存在于动态表中，仅需要通过索引传输这些字段，显著减少了传输大小。

结论

HPACK通过静态表、动态表和哈夫曼编码的组合，成功解决了HTTP头部大小对性能的影响问题。在HTTP/2的多路复用特性下，HPACK的引入是提升网络传输效率和用户体验的重要技术。

通过了解和使用HPACK，我们可以进一步优化Web应用的性能，并为用户提供更快的访问速度。

  目录：

一：浏览器发起 HTTP 请求的典型场景_浏览器如何发送用户名密码的请求-CSDN博客

二：基于ABNF语义定义的HTTP消息格式-CSDN博客     

三:网络为什么要分层：OSI模型与TCP/IP模型-CSDN博客   

四：HTTP的诞生：它解决了哪些网络通信难题？-CSDN博客      

五：评估Web架构的七大关键属性-CSDN博客          

六：从五种架构风格推导出HTTP的REST架构-CSDN博客          

七：如何用Chrome的Network面板分析HTTP报文-CSDN博客      

八：URI的基本格式及其与URL的区别-CSDN博客      

九：为什么要对URI进行编码？-CSDN博客      

十：详解HTTP的请求行-CSDN博客     

十一：HTTP 状态码详解：解读每一个响应背后的意义-CSDN博客      

十二：HTTP错误响应码：理解与应对-CSDN博客      

十三：如何管理跨代理服务器的长短连接？-CSDN博客     

十四：HTTP消息在服务器端的路由-CSDN博客     

十五：代理服务器转发消息时的相关头部-CSDN博客   

十六：请求与响应的上下文-CSDN博客   

十七：Web内容协商与资源表述-CSDN博客  

十八：HTTP包体的传输方式（1）：定长包体-CSDN博客  

十九：HTTP包体的传输方式（2）：不定长包体-CSDN博客

二十：HTML Form表单提交时的协议格式-CSDN博客

二十一：断点续传与多线程下载是如何做到的？-CSDN博客

二十二：Cookie的格式与约束-CSDN博客

二十三：Session及第三方Cookie的工作原理-CSDN博客

二十四：浏览器为什么要有同源策略？-CSDN博客

二十五：如何“合法”地跨域访问？-CSDN博客

二十六：Web条件请求的作用-CSDN博客

二十七：Web缓存的工作原理-CSDN博客

二十八：Web缓存新鲜度的四种计算方式-CSDN博客

二十九：复杂的Cache-Control头部解析-CSDN博客

三十：在 Web 中什么样的响应才会被缓存？-CSDN博客

三十一：HTTP多种重定向跳转方式的差异-CSDN博客

三十二：HTTP 协议的基本认证-CSDN博客

三十三：Wireshark的基本用法-CSDN博客

三十四：如何通过DNS协议解析域名？-CSDN博客

三十五：Wireshark的捕获过滤器-CSDN博客

三十六：Wireshark的显示过滤器-CSDN博客

三十七：WebSocket解决什么问题？-CSDN博客

三十八：WebSocket的约束-CSDN博客

三十九：WebSocket协议：实时通信的未来-CSDN博客

四十：如何从HTTP升级到WebSocket-CSDN博客

四十一：Web传递消息时的编码格式-CSDN博客

四十一：掩码及其所针对的代理污染攻击-CSDN博客

四十三：Web如何保持会话心跳-CSDN博客

四十四：HTTP/1.1发展中遇到的问题-CSDN博客

四十五：HTTP/2特性概述-CSDN博客

四十六：如何使用Wireshark解密TLS/SSL报文？-CSDN博客

四十七：h2c：在TCP上从HTTP/1升级到HTTP/2-CSDN博客

四十八：Web中带带封表的关系：帧，消息与流-CSDN博客

四十九：Stream流ID的作用-CSDN博客

五十：带号格式：带型及设置带的子型-CSDN博客 

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