HTTP/2

はじめに

HTTP/2は、Webのパフォーマンスを向上させるために設計された新しいプロトコルです。このハンドブックでは、HTTP/2の基本概念から実践的な使用方法までを解説します。

HTTP/2とは

HTTP/2は、HTTP/1.1の後継として2015年に標準化されたプロトコルです。以下のような特徴を持っています。

高速化: リクエストとレスポンスの効率化。
多重化: 単一の接続で複数のリクエストを並行処理。
ヘッダー圧縮: ヘッダーサイズを削減。

HTTP/2の特徴

バイナリプロトコル

HTTP/2は、テキストベースのHTTP/1.1とは異なり、バイナリ形式でデータをやり取りします。これにより、パースが高速化されます。

ストリームの多重化

単一のTCP接続で複数のストリーム（リクエストとレスポンスのペア）を並行処理できます。

ヘッダー圧縮

HPACKアルゴリズムを使用して、ヘッダーサイズを削減します。

サーバープッシュ

サーバーがクライアントにリソースを事前にプッシュできます。

HTTP/2の仕組み

HTTP/2は、以下の主要な概念に基づいて動作します。

フレーム: データの最小単位。ヘッダーフレーム、データフレームなど。
ストリーム: 単一のリクエストとレスポンスのペア。
接続: クライアントとサーバー間のTCP接続。

HTTP/2のプロトコル

HTTP/2のプロトコルは、以下のような構造を持っています。

接続の確立
- TLS（Transport Layer Security）を使用して接続を確立（ほとんどの場合）。
- ALPN（Application-Layer Protocol Negotiation）でHTTP/2をネゴシエート。
フレームの送受信
- フレームを送受信して、リクエストとレスポンスを処理。
ストリームの管理
- ストリームの優先度やフロー制御を管理。

HTTP/2のメリット

高速なページロード: 多重化とヘッダー圧縮により、ページロードが高速化。
リソースの効率的な利用: 単一の接続で複数のリクエストを処理。
サーバープッシュ: クライアントが要求する前にリソースを送信。

HTTP/2のデメリット

設定の複雑さ: HTTP/1.1に比べて設定が複雑。
TLSの必須化: ほとんどの実装でTLSが必須。
互換性の問題: 古いクライアントやサーバーとの互換性に問題がある場合がある。

HTTP/2の対応状況

ブラウザ

サーバー

HTTP/2の実装方法

Nginxでの設定例

server {
    listen 443 ssl http2;
    server_name example.com;

    ssl_certificate /path/to/cert.pem;
    ssl_certificate_key /path/to/key.pem;

    location / {
        root /var/www/html;
        index index.html;
    }
}

Node.jsでの実装例

const http2 = require('http2');
const fs = require('fs');

const server = http2.createSecureServer({
  key: fs.readFileSync('server.key'),
  cert: fs.readFileSync('server.crt')
});

server.on('stream', (stream, headers) => {
  stream.respond({
    'content-type': 'text/html',
    ':status': 200
  });
  stream.end('<h1>Hello, HTTP/2!</h1>');
});

server.listen(443);

HTTP/2のパフォーマンスチューニング

ストリームの優先度: 重要なリソースを優先的に送信。
フロー制御: ネットワークの輻輳を防ぐためにフロー制御を調整。
サーバープッシュ: 必要なリソースを事前にプッシュ。

HTTP/2のセキュリティ

TLSの使用: HTTP/2はTLSを前提としているため、適切な証明書を使用。
ヘッダー保護: HPACKアルゴリズムを使用してヘッダーを保護。
セキュアな設定: サーバーの設定を適切に行い、脆弱性を防ぐ。

HTTP/2のユースケース

高トラフィックWebサイト: 高速なページロードが求められるサイト。
リアルタイムアプリケーション: 低遅延が重要なアプリケーション。
モバイルアプリ: ネットワーク効率が重要なモバイル環境。

HTTP/2の未来

HTTP/2は、Webのパフォーマンスをさらに向上させるために進化を続けています。HTTP/3（QUICベース）との連携も期待されています。

参考文献

Wikipedia

ウィキペディアにHTTP/2の記事があります。

このハンドブックが、HTTP/2の理解と実践に役立つことを願っています。HTTP/2を活用し、高速で効率的なWebアプリケーションを開発しましょう！