1 题型 - HTTP连接

描述：HTTP 连接题的关键是先确定 TCP 连接是否复用、请求是否流水线、是否允许并行连接，再明确计时起点。小对象且忽略发送时延时，通常把一次 TCP 建连或一次请求-响应各计为 1 RTT。

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1.1 三种连接方式

1.1.1 非持久连接

非持久 HTTP 通常按 HTTP/1.0 模型处理：

• 每传输一个对象，都新建一条 TCP 连接。
• 一个对象传完后关闭该连接。
• 若不允许并行 TCP 连接，各对象只能依次获取。
• HTTP/1.1 即使通常使用持久连接，若明确设置 Connection: close，也按非持久连接处理。

在忽略 DNS、报文发送时间且对象很小的经典模型中，每个对象需要：

1 RTT：建立 TCP 连接
1 RTT：发送 HTTP 请求并收到响应

所以每个对象共 2 RTT。

1.1.2 持久、非流水线连接

• 只建立一次 TCP 连接，后续对象继续复用。
• 客户端必须收到前一个 HTTP 响应后，才发送下一个 HTTP 请求。
• 在本节经典 RTT 模型中，假定主 HTML 完整到达并解析后才请求其中的引用对象。
• 每个后续小对象依次增加 1 RTT。

1.1.3 持久、流水线连接

• TCP 连接仍只建立一次。
• 按本节 RTT 模型收到并解析主 HTML 后，客户端可连续发出多个引用对象请求，不必等待前一个响应返回。
• 在忽略对象发送时间的题目模型中，一批流水线请求及响应可合计为 1 RTT。
• 服务器应按请求顺序返回响应，便于客户端区分。

严谨地说，HTTP/1.1 默认的是持久连接，流水线是可采用的机制，不能只凭“HTTP/1.1”就断定题目一定启用流水线。原 PDF 将其简写为“默认带流水线”；考试计算应以题目明确写出的“流水线/非流水线”为准。

NOTE · 教材补充与纠错：完整 HTML 到达不是实际浏览器的统一门槛 P113 原 PDF 第 3 页的“收齐主 HTML 后才请求引用对象”是离散 RTT 题的简化时序。真实浏览器可边接收边解析 HTML，并在识别到引用对象地址后开始请求；预加载扫描还可能提前发现资源。因此下方公式只适用于题设假定的主对象先完成、后续对象再开始的模型，不能直接当作真实网页加载的普遍下界。参见 HTML Standard 的增量解析与预扫描。

1.2 经典 RTT 公式

设主 HTML 引用 $N$ 个小对象，不考虑 DNS、发送时延、慢开始和并行连接：

若计时起点已经是“TCP 连接建立后发送主 HTML 请求”，则不再计算第一个建连 RTT。

1.3 2011 年真题：持续非流水线

1.3.1 条件

• HTTP/1.1 持久连接。
• 明确使用非流水线方式。
• 一次请求-响应为 1 RTT。
• rfc.html 引用 5 幅 JPEG 小图像。
• 计时从发出 Web 请求开始，不另计 TCP 建连。

1.3.2 计算

rfc.html：1 RTT
5 幅 JPEG：5 × 1 RTT

$$ T=(1+5)RTT=6RTT $$

答案：6 RTT。

如果题目改为从“请求建立 TCP 连接”开始，则还要再加 1 RTT；本题没有这样计时。

1.4 2022 年真题：HTTP 与 TCP 慢开始

1.4.1 条件

HTTP/1.1
主文件 news408.html = 1 MSS
引用图像 = 3 MSS
RTT = 10 ms
已完成 DNS
忽略 HTTP 响应首部和 TCP 段发送时延
从请求建立 TCP 连接时刻计时

题目要求最短时间，因此采用：

• 一条持久 TCP 连接。
• 第三次握手捎带主 HTML 的 HTTP 请求。
• 接收窗口足够大，发送窗口由慢开始拥塞窗口决定。
• TCP 确认可与下一个 HTTP 请求一起发送。

1.4.2 RTT 过程

因此：

$$ T=4RTT=4\times10\ \mathrm{ms}=40\ \mathrm{ms} $$

答案：40 ms。

这里“确认”指 TCP ACK，不是 HTTP 协议单独定义的“HTTP 确认报文”。

1.5 2024 年真题：非持久 HTTP/1.0

1.5.1 条件

• 浏览器不支持并行 TCP 连接。
• 使用非持久 HTTP/1.0。
• 1 个 Web 主页面引用同一网站的 7 个小图像。
• 从为 Web 页面请求建立 TCP 连接开始计时。

一共需要获取：

$$ 1+7=8 $$

个对象。每个对象独占一条 TCP 连接并消耗 2 RTT：

$$ T=8\times2RTT=16RTT $$

答案：D，16 RTT。

“浏览器不支持并行 TCP 连接”是关键条件；若允许并行，7 幅图像可以分组并行，结果会不同。

1.6 模拟题：持久流水线请求 3 幅图像

1.6.1 条件

• HTTP/1.1 持久连接。
• 主页面引用同目录 3 幅 JPEG 小图像。
• 每次请求-响应时间为 1 RTT。
• 采用流水线，忽略其他时延。
• 从请求建立运输层连接开始计时。

1.6.2 计算

建立 TCP 连接：1 RTT
请求并接收主页面：1 RTT
流水线请求并接收 3 幅图像：1 RTT

$$ T=3RTT $$

答案：A，3 RTT。

1.7 请求依赖与捎带

• 在本节教材模型中，浏览器收齐主 HTML 并解析后才得知其中的引用对象；真实浏览器可在相关 HTML 片段到达后更早发现并请求资源。
• 按题设的离散 RTT 时序，非流水线逐个请求；流水线可把多个请求连续发出。
• TCP 第三次握手可以在题目允许时捎带第一个 HTTP 请求，从而取得最短时间。
• 收到一个对象数据后的 TCP ACK 可以与下一个对象的 HTTP 请求同段发送。
• 响应中的数据量较大时，还要结合 MSS、拥塞窗口、接收窗口和传输轮次，不能只套“小对象 1 RTT”公式。

1.8 解题步骤

1. 圈出协议版本和 Connection 条件，判断非持久还是持久。
2. 找出“流水线、非流水线、并行连接”条件；没有明确流水线时不要擅自使用。
3. 明确计时起点：DNS 前、TCP 建连前、还是已经发出 HTTP 请求。
4. 按题设先画主 HTML，再画引用对象；若题目采用本节经典模型，引用对象请求晚于主 HTML 完整到达。
5. 小对象题按 RTT 公式；给出 MSS、窗口或文件大小时，按 TCP 发送轮次逐 RTT 计算。
6. 检查能否把第三次握手与 HTTP 请求、TCP ACK 与后续 HTTP 请求捎带。

1.9 易错点

• HTTP/1.1 默认持久连接，不等于题目必然启用流水线。
• 持久连接只是复用 TCP；非流水线仍要等前一个响应返回后再发下一个请求。
• 非持久连接中每个对象通常是 2 RTT，不是整张网页只算 2 RTT。
• 主页面也算一个对象；“1 个页面引用 7 幅图”共有 8 个对象。
• 题目若从“发出 Web 请求”计时，可能已经不需要计算 TCP 建连 RTT。
• 经典 RTT 题假定引用对象等主 HTML 完整到达并解析后才请求；真实浏览器可流式解析并更早发现资源。
• 大文件题需要计算 TCP 慢开始，不能把 3 MSS 图像当成瞬间到达的小对象。

相关知识

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1.10 本节复盘

• 非持久连接每个对象单独建 TCP，经典小对象模型每个对象耗时 2 RTT。
• 持久非流水线只建一次 TCP，但每个后续对象仍依次增加 1 RTT。
• 持久流水线可在收到主 HTML 后批量请求引用对象，经典模型从建连开始共 3 RTT。
• 2011 年题从 Web 请求开始计时，主页面 1 RTT 加 5 幅图 5 RTT，共 6 RTT。
• 2022 年题结合慢开始，共 4 RTT，即 40 ms。
• 2024 年非持久串行获取 1 个页面和 7 幅图，共 $8\times2=16$ RTT，答案 D。
• 模拟题的 3 幅图采用持续流水线，从建连开始共 3 RTT，答案 A。