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Was ist HTTP/2? (Grundlagen, Entwicklung, Funktionen und Vorteile)

Was ist HTTP/2? (Grundlagen, Entwicklung, Funktionen und Vorteile)

HTTP/2 revolutioniert das Web, indem es die Netzwerkressourcen besser nutzt. Version 2.0 ist eine große Überarbeitung des HTTP-Protokolls, das das Rückgrat des World Wide Web ist. Dank der Verbesserungen und Optimierungen, die es bewirkt, verbessert es die Leistung und Effizienz des Internets.

In diesem Artikel werden wir in HTTP/2 eintauchen und seine Grundlagen, Entwicklung, Funktionen und Vorteile untersuchen. Also, lassen Sie uns diese Reise antreten und gemeinsam die Macht von HTTP/2 entdecken.

Was ist ein Protokoll?

Ein Netzwerkprotokoll ist ein Satz von Regeln und Konventionen, die definieren, wie Daten in einem Computernetzwerk formatiert, übertragen, empfangen und verarbeitet werden. Es dient als Rahmen, der es verschiedenen Geräten und Systemen innerhalb eines Netzwerks ermöglicht, miteinander zu kommunizieren, unabhängig von ihrer zugrunde liegenden Hardware, Software oder Architektur.

Beispiele für andere Protokolle sind FTP,  SFTP, SSH, SMTP usw.

Was ist HTTP/2?

Das HTTP/2-Protokoll macht das Internet schneller und effizienter, indem es Informationen komprimiert und mehrere Anfragen gleichzeitig ausführt, was die Ladegeschwindigkeit verringert. Das bedeutet, dass Websites schneller geladen werden und Sie schneller auf Inhalte zugreifen können.

Zusätzlich, mit HTTP Version 2.0, Server senden Ihnen die Ressourcen, die Sie benötigen, bevor Sie danach fragen, wie Bilder oder Dateien. Alle diese Verbesserungen arbeiten zusammen für eine schnellere Web-Performance und ein seidenweiches Online-Erlebnis.

Gemäß RFC-7540 der Internet Engineering Task Force (IETF), HTTP/2 ermöglicht eine effizientere Nutzung von Netzwerkressourcen und reduziert die Wahrnehmung der Netzwerklatenz um

  • Einführung der Komprimierung von Header-Feldern
  • Erlaubt mehreren gleichzeitigen Austausch auf der gleichen Verbindung
  • Zulassen Flusskontrolle und Stream-Priorisierung
  • Einführung von unaufgefordertem Push von Repräsentationen von Servern zu Clients.

Die Evolution von HTTP

Infografik, die die Entwicklung des HTTP-Protokolls im Laufe der Zeit zeigt

Hypertext Transfer Protocol (HTTP) ist ein Netzwerkprotokoll für die Kommunikation im Internet, das 1991 eingeführt wurde. Die ursprüngliche Version von HTTP war ein einfaches Protokoll zum Abrufen von HTML-Dokumenten. Es enthielt keine Antwort-Header oder Unterstützung für Statuscodes.

Mit den wachsenden Bedürfnissen moderner Websites und Internetnutzer hat die IETF HTTP Working Group die nächste Version von HTTP/1.0 veröffentlicht. Es unterstützte verschiedene Arten von Inhalten, wie Bilder und Videodateien, und führte zusätzliche Methoden wie POST und HEAD ein.

Im Jahr 1997 veröffentlicht, wurde HTTP/1.1 die am weitesten verbreitete Version von HTTP. Es brachte bedeutende Verbesserungen, einschließlich der Einführung von persistenten Verbindungen, Chunked Transfer Encoding und Unterstützung für virtuelles Hosting. Es führte auch neue Methoden wie PUT, PATCH, OPTIONS und DELETE ein. Es hatte jedoch immer noch Einschränkungen in Bezug auf Leistung und Latenz.

Während andere Protokolle im Laufe der Zeit aktualisiert wurden, blieb HTTP/1.1 der Standard für die Webkommunikation seit fast 16 Jahren. Während dieser Zeit entwickelte sich die Webumgebung weiter, und die Verwendung von HTTP/1.1 begann, Geschwindigkeits- und Sicherheitsprobleme zu entwickeln. Daher hat Google diese Probleme untersucht und das SPDY-Protokoll als experimentelle Alternative entwickelt.

Die Notwendigkeit von HTTP/2

Infografik, die zeigt, wie HTTP 1.1 Anfragen verarbeitet

Der Aufstieg mobiler Geräte, die zunehmende Nutzung von Rich-Media-Inhalten und die Nachfrage nach schnelleren und effizienteren Web-Erlebnissen führten zur Entwicklung eines neuen Protokolls.

HTTP/1.1 hatte bestimmte Einschränkungen, die die Leistung behinderten, wie zum Beispiel die Unfähigkeit, gleichzeitige Client-Anfragen effizient zu verarbeiten.

HTTP/1.1 verarbeitet jede Anfrage und Antwort nacheinander, was zu möglichen Verzögerungen führt. Außerdem erfordert jede Anfrage eine neue TCP-Verbindung zum Server, was unnötigen Netzwerkverkehr durch die mehreren TCP-Verbindungen verursacht. Außerdem werden bei jeder HTTP 1.1-Anfrage die Header zusammen mit der Nutzlast gesendet, was zu redundanten Datenübertragungen führt.

Diese Einschränkungen führten zu der Notwendigkeit eines fortschrittlicheren und optimierten Protokolls. HTTP/2 wurde im Mai 2015 standardisiert und als eine große Überarbeitung des HTTP-Protokolls eingeführt, das viele in SPDY eingeführte Verbesserungen enthält.

Infografik, die zeigt, wie HTTP 2 Anfragen verarbeitet (Multiplexing)

Es ist ein binäres Protokoll, das das Multiplexen mehrerer paralleler Anfragen über eine einzige TCP-Verbindung ermöglicht, was zu insgesamt weniger TCP-Verbindungen führt. HTTP/2 führt auch einen Kopffeld-Komprimierungsmechanismus, Push-Technologie und andere Optimierungen ein, um die Leistung, Sicherheit und Effizienz der Web-Kommunikation zu verbessern.

Hauptmerkmale von HTTP/2

HTTP/2 führt mehrere Funktionen ein, die die Einschränkungen von HTTP/1.1 ansprechen und die Leistung der Web-Kommunikation verbessern.

Server-Push

Eine der bemerkenswerten Eigenschaften von HTTP/2 ist Server Push. Damit kann der Server proaktiv Ressourcen senden, um die zukünftigen Anforderungen des Clients zu erfüllen. Diese Funktion reduziert die Anzahl der erforderlichen Roundtrips zwischen dem Client und dem Server, was zu einer schnelleren Seitenladegeschwindigkeit führt.

Infografik, die zeigt, wie die Server-Push-Funktion von HTTP/2 funktioniert

Wie die obige Infografik zeigt, schiebt der Server auf eine einzige Client-Anfrage 2 Assets – die index.html zusammen mit der styles.css. Dank diesem präventiven Push von Website-Assets erleichtert und beschleunigt HTTP2 das Rendern von Seiten.

Multiplexen

HTTP/2 verwendet Multiplexing, um mehrere gleichzeitige Anfragen und Antworten über eine einzige TCP-Verbindung zu ermöglichen. Im Gegensatz zu HTTP/1.1, wo jede Anfrage auf eine Antwort warten musste, bevor die nächste Anfrage gesendet werden konnte, ermöglicht HTTP/2 Parallelität. Dadurch wird die Gesamteffizienz verbessert.

Beim Multiplexing werden Anfragen und Antworten in kleinere Einheiten, sogenannte Frames, unterteilt. Diese Rahmen werden dann verschachtelt und blockierungsfrei gesendet. Dies bedeutet, dass, wenn eine Anfrage aufgrund einer Netzwerküberlastung verzögert wird, andere Anfragen weiter bearbeitet werden können.

Multiplexing eliminiert auch das Problem der Head-of-Line-Blockierung, bei der eine langsame Anfrage die Zustellung nachfolgender HTTP-Anfragen verzögern kann. Infolgedessen hilft diese Funktion, die Latenz zu reduzieren und fördert die Kundenzufriedenheit.

Flusskontrolle und Stream-Priorisierung

HTTP/2 führt das Konzept der Stream-Priorisierung ein, das es dem Client ermöglicht, verschiedenen Ressourcen Prioritätsstufen zuzuweisen. Dies, zusammen mit der Flusskontrolle, stellt sicher, dass kritische Ressourcen zuerst abgerufen werden, was das Rendering von Webseiten optimiert und eine bessere Benutzererfahrung bietet.

Die Flusskontrolle ermöglicht es dem Empfänger, die Datenübertragungsrate durch die Priorisierung bestimmter Datenströme zu regulieren. Es verhindert, dass der Empfänger mit mehr Daten überlastet wird, als er verarbeiten kann, wodurch Staus und Pufferüberlauf vermieden werden. Die Flusskontrolle arbeitet auf der Stream-Ebene, so dass jeder Stream sein eigenes Flusskontrollfenster hat.

Das Zusammenspiel zwischen Flusskontrolle und Stream-Priorisierung ist entscheidend für die Optimierung der Gesamtleistung des HTTP/2-Protokolls. Die Flusskontrolle stellt sicher, dass die Daten mit einer Rate übertragen werden, die der Empfänger verarbeiten kann, während die Stream-Priorisierung die Reihenfolge bestimmt, in der Streams verarbeitet werden, wodurch kritische Ressourcen effizienter bereitgestellt werden können.

Header-Komprimierung

Infografik, die den HTTP/2-Header-Komprimierungsprozess darstellt

HTTP/2 verwendet einen Header-Komprimierungsmechanismus, um den mit HTTP-Headern verbundenen Overhead zu reduzieren. Diese Komprimierungstechnik reduziert die Größe der Header, was zu einem geringeren Bandbreitenverbrauch und einer schnelleren Kommunikation zwischen dem Client und dem Server führt.

Der Mechanismus verwendet den Algorithmus HPACK (HTTP/2 Static Table and Huffman Encoding), um Header zu komprimieren . HPACK verwendet Techniken wie Huffman-Kodierung, Indizierung und dynamische Tabellenverwaltung, um die Größe von Headern zu minimieren, ohne kritische Informationen zu verlieren.

Binäres Protokoll

Infografik, die zeigt, wie die binäre Formatierung in HTTP2 funktioniert

Während HTTP/1.1 Klartext für die Kommunikation verwendet, verwendet HTTP v2 ein binäres Protokoll, das eine effizientere Analyse und schnellere Datenübertragung ermöglicht. Das Binärformat reduziert die zu übertragende Datenmenge und verbessert die Leistung.

In HTTP/2 werden die Daten in kleinere Einheiten unterteilt, die Frames genannt werden, bei denen es sich um binäre Pakete handelt, die bestimmte Arten von Informationen enthalten. Jeder Frame hat ein bestimmtes Format, einschließlich eines Frame-Headers, der seinen Typ und seine Länge angibt. Diese Frames werden dann über eine einzelne Client-Server-Verbindung gesendet, was eine gleichzeitige und verschachtelte Kommunikation ermöglicht.

Leistungsvorteile von HTTP/2

Die Einführung von HTTP/2 bringt erhebliche Leistungsvorteile. Die Kombination von Funktionen wie Server-Push, Multiplexing, Stream-Priorisierung und Header-Feld-Komprimierung führt zu schnelleren Seitenladezeiten, reduzierter Latenz und verbesserter Web-Performance. Websites und Anwendungen, die HTTP2 verwenden, erfahren oft eine bessere Benutzerbindung und höhere Konversionsraten.

Kompatibilität und Akzeptanz

HTTP/2 ist abwärtskompatibel mit HTTP/1.1, um sicherzustellen, dass die bestehende Web-Infrastruktur nahtlos auf das neueste Protokoll umgestellt werden kann. Die meisten modernen Browser und Server unterstützen HTTP2, was es Website-Besitzern und -Entwicklern ermöglicht, die Vorteile ohne größere Kompatibilitätsprobleme zu nutzen.

Implementierung und Unterstützung

Um HTTP/2 auf einer Website zu aktivieren, ist eine serverseitige Konfiguration erforderlich. Die konkreten Schritte für die Implementierung hängen vom verwendeten Webserver ab. Beliebte Webserver wie Apache und Nginx haben integrierte Unterstützung für HTTP v2.

HTTP/2 ist auf allen geteilten und Cloud-Server, und Sie benötigen ein SSL-Zertifikat für Ihre Website, um es nutzen zu können.

Darüber hinaus enthält HTTP2 einen Fallback-Mechanismus namens HTTP/2 über TLS (HTTP/2 mit TLS). Dadurch können Clients, die HTTP2 nicht unterstützen, auf HTTP/1.1 zurückgreifen, wenn sie mit Servern kommunizieren, die beide Protokolle unterstützen.

Darüber hinaus kann die Einführung von HTTP/2 einige Anpassungen und Überlegungen erfordern. Zum Beispiel kann die Verschlüsselungsanforderung von HTTP/2 (Transport Layer Security) erfordern, dass Serveradministratoren erwerben und installieren SSL/TLS-Zertifikate.

Last but not least gibt es auch CDN-Unterstützung für HTTP/2. Content Delivery Networks (CDNs) haben sich auch HTTP2 zu eigen gemacht, was die Auslieferung von Inhalten über das Protokoll ermöglicht. CDNs spielen eine entscheidende Rolle bei der Beschleunigung der Einführung von HTTP/2, indem sie sicherstellen, dass zwischengespeicherte und verteilte Inhalte mit den neuesten Protokollen bereitgestellt werden.

Einschränkungen von HTTP/2

Obwohl HTTP/2 zahlreiche Vorteile bietet, ist es wichtig, sich seiner Grenzen bewusst zu sein. Hier werden wir einige von ihnen skizzieren, also lesen Sie weiter.

  • Eingeschränkte Browserunterstützung. Einige ältere Systeme und ältere Browser unterstützen HTTP2 möglicherweise nicht vollständig, was möglicherweise zu Kompatibilitätsproblemen führt.
  • Komplexität aktualisieren. Der Upgrade-Prozess kann Änderungen an der Serverkonfiguration, die Implementierung neuer Funktionen und Überlegungen zur Abwärtskompatibilität erfordern.
  • Latenz und langsamer Start. Das Protokoll kann bei langsamen Netzwerkverbindungen und Umgebungen mit hoher Latenz vor Herausforderungen gestellt werden. Der anfängliche Verbindungsaufbau (auch bekannt als langsamer Start) kann beim Aufbau neuer Verbindungen zu Latenzen führen.
  • Head-of-Line Blocking. In HTTP/2 können mehrere Anfragen und Antworten gleichzeitig über eine einzige Verbindung gesendet werden. Wenn jedoch eine Anfrage aufgrund einer langsamen Antwort des Servers verzögert oder blockiert wird, kann dies zu einer Blockierung des Head-of-Line führen.
  • Höhere Server-Ressourcen-Auslastung: HTTP/2 erfordert mehr Server-Ressourcen im Vergleich zu HTTP/1.1 aufgrund der erhöhten Komplexität der Verarbeitung von Multiplex-Streams und der Verwaltung gleichzeitiger Anfragen. In bestimmten Szenarien kann dies zu einer höheren Auslastung der Serverressourcen führen, insbesondere wenn eine große Anzahl gleichzeitiger Anfragen bedient wird.

Darüber hinaus können bestimmte Netzwerkkonfigurationen und Proxys den HTTP/2-Datenverkehr nicht korrekt verarbeiten, was zu einer verminderten Leistung führt.

Trotz dieser Einschränkungen überwiegen die Vorteile von HTTP/2 diese Nachteile in den meisten Fällen. Es ist wichtig für Website-Besitzer und -Entwickler, diese Einschränkungen zu berücksichtigen und eine ordnungsgemäße Implementierung und Prüfung sicherzustellen, wenn sie HTTP2 für ihre Websites einführen.

HTTP/2 vs. HTTP/1.1

HTTP/2 ist eine wesentliche Verbesserung gegenüber seinem Vorgänger HTTP/1.1. Es behebt die Leistungsengpässe von HTTP/1.1 und bietet ein effizienteres und optimiertes Protokoll für die Web-Kommunikation.

Die Einführung von Funktionen wie Server-Push, Multiplexing, Stream-Priorisierung, Header-Komprimierung und Binärprotokoll machen HTTP2 zur bevorzugten Wahl für moderne Web-Entwickler.

Schlussfolgerung

HTTP/2 ist ein Game-Changer für die Web-Kommunikation. Seine erweiterten Funktionen verbessern die Leistung, reduzieren die Latenz und verbessern die Benutzererfahrung. Die Kompatibilität des Protokolls mit der bestehenden Infrastruktur und breite Unterstützung machen es zu einer idealen Wahl für Website-Besitzer und Entwickler, die ihre Web-Anwendungen optimieren möchten.

FAQs

Wird HTTP/2 von allen Webbrowsern unterstützt?

Die meisten modernen Webbrowser unterstützen HTTP/2. Einige ältere Browser unterstützen dies jedoch möglicherweise nicht vollständig. Es ist wichtig, die Kompatibilität der Browser der Zielgruppe zu überprüfen, bevor das Protokoll implementiert wird.

Kann man HTTP/2 auf meiner bestehenden Website aktivieren?

Ja, HTTP/2 kann auf einer bestehenden Website aktiviert werden. Serverseitige Konfiguration und Unterstützung sind erforderlich. Konsultieren Sie die Dokumentation Ihres Webservers oder Hosting-Provider für spezifische Anweisungen.

Erfordert HTTP2 SSL/TLS-Verschlüsselung?

Während HTTP Version 2.0 nicht unbedingt SSL/TLS-Verschlüsselung erfordert, unterstützen die meisten Browser sie nur über verschlüsselte Verbindungen (HTTPS). Es wird dringend empfohlen, aus Sicherheits- und Kompatibilitätsgründen die SSL/TLS-Verschlüsselung zu verwenden.

Wie verbessert HTTP/2 die Website-Performance?

HTTP/2 verbessert die Website-Performance durch Funktionen wie serverseitiges Push, Multiplexing, Stream-Priorisierung, Header-Komprimierung und Binärprotokoll. Diese Funktionen reduzieren die Latenz, erhöhen die Parallelität und optimieren die Ressourcenbereitstellung.

Ist HTTP/2 für mobile Geräte von Vorteil?

Ja, HTTP Version 2.0 ist für mobile Geräte von Vorteil. Seine Leistungsverbesserungen, wie reduzierte Roundtrips und verbesserte Ressourcenbereitstellung, fördern schnellere Seitenladezeiten und ein reibungsloseres Surferlebnis auf mobilen Geräten.

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