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gRPC2# HTTP/2协议之二进制桢

前言

HTTP/2的报文是以二进制桢发送的。那桢格式、桢大小、桢类型是怎么样的?本文会整理桢的格式以及十种桢类型。

桢格式

1.桢格式说明

桢的格式由9个字节的桢头和桢数据Payload构成;桢头由3个字节的桢长度、1个字节的桢类型、1个字节的标志位、4个字节的流标识符(含1位R保留位)构成。

桢长度
桢长度由24位3个字节大小表示。取值在2^14(16,384)与2^24-1(16,777,215)之间;可在接收方SETTINGS_MAX_FRAME_SIZE设置。

桢类型
桢类型用8位1个字节表示,说明桢的格式和语义。具体桢的类型详见下文介绍。

标志位
标志位用8位1个字节表示。例如:END_HEADERS标志表示头数据传输结束;END_STREAM表示单方向数据传输结束。

R
R即1位保留字段,未定义,以0x0结尾。

流标识符
流标识符用31位表示,上限为2^31。接收方可以根据流标识ID进行组装,同一个Stream中内Frame必须是有序的,所以接受方根据流ID可以拼接成有序的流。另外:客户端发起的流用奇数表识;服务器发起的流用偶数标识。正因为使用了流标识,接收端可以将并发的Stream进行有序拼接,实现多路复用。

桢数据
传输的数据内容Payload由桢类型决定。

2.Wireshark抓包截图

桢类型

1.DATA桢

数据桢主要存储HTTP/2数据报文,具体格式如下图:

字段含义
Padding: 8位填充字节,填充字节可以改变DATA桢的大小,可以启到安全性功能
Pad Length: 填充字节的长度;PADDED标记为true时表明有填充字节
Data: 具体传输的数据

Wireshark抓包截图

2.Header桢

Header桢的结构如下图:

字段含义
Pad Length:填充字节的长度,填充字节含义同上述Data桢
E:表识流是否为独占的。设置PRIORITY时才有值
Stream Dependency:该流的依赖流。设置PRIORITY时才有值
Weight:流优先级权重。设置PRIORITY时才有值
Header Block Fragment:Header块片段
Padding:填充的字节长度

Wireshark抓包截图

3.PRIORITY帧

发送流的优先级,格式如下,各字段含义与抓包截图见Header桢。

4.RST_STREAM帧

当发生错误或者取消时,用于终止一个流。

字段含义
Error Code: 32位错误代码,指发生错误的原因。

Wireshark抓包截图

5.SETTINGS帧

用于传达连接端点之间的配置参数。
SETTINGS帧的标记ACK为0表示被对等的SETTINGS桢使用;ACK不为0时表示FRAME_SIZE_ERROR的连接错误。

桢格式

Identifier参数含义
SETTINGS_HEADER_TABLE_SIZE:通知接收方header解码表(解码header块)的最大尺寸
SETTINGS_ENABLE_PUSH:初始值1表示允许服务端推送,0表示不允许服务端推送
SETTINGS_MAX_CONCURRENT_STREAMS:最大的并发流数(发送者)
SETTINGS_INITIAL_WINDOW_SIZE:stream窗口大小,默认为65535
SETTINGS_MAX_FRAME_SIZE:桢负载大小
SETTINGS_MAX_HEADER_LIST_SIZE:Header列表的最大值

Wireshark抓包截图

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6.PUSH_PROMISE帧

服务端向客户端推送的桢,客户端可以返回RST_STREAM拒绝。
图中R为保留位。

7.PING帧

心跳检测,测量发送往还时间,确定连接是否正常。
标记ACK为0即false表示为PING桢的响应(response);1即True表示PING桢。

桢格式

Wireshark抓包截图

8.GOAWAY帧

用于关闭连接或者发出错误,允许停止接受新的流并完成前面的流处理。

桢格式

Wireshark抓包截图

9.WINDOW_UPDATE帧

用于连接和流的流量控制。

Wireshark抓包截图

10.CONTINUATION

CONTINUATION一种持续桢用于继续传输Header头块片段。通常在Header块比较大,在HEADERS、PUSH_PROMISE、CONTINUATION桢之后继续传输。

小结

通过对二进制桢内容的整理和走查,对HTTP/2通信的各种桢不再陌生,根据桢的类型可以知道通信双方在做什么操作。欢迎跟作者互动、共同探讨。