إصدارات بروتوكول HTTPHTTP Versions

بعد أن أتقنّا عبر الدروس الستة عشر الماضية جميع المفاهيم الأساسية لبروتوكول HTTP—من الروابط وطرق الطلب وأكواد الحالة وحقول الرأس والكوكيز والمصادقة والكاش وصولاً إلى تشفير —نصل في هذا الدرس الختامي إلى تتبع مسيرة تطور إصدارات البروتوكول الخمسة عبر ثلاثة عقود؛ من البدايات البسيطة في و واستقرار ، وصولاً إلى ثورة الإطارات الثنائية في والجيل الأحدث العامل فوق بروتوكول .

قبل الغوص في التفاصيل الهندسية، استعرض جدول المصطلحات التقنية الأساسية لهذا الدرس:

لماذا احتاج بروتوكول إلى خمسة أجيال متتالية منذ عام 1991 وحتى اليوم؟ لأن طبيعة «صفحة الويب» تغيرت جذرياً:

• صفحة الويب عام 1991: كانت مجرد مستند نصي واحد بحجم بضعة كيلوبايتات يخلو تماماً من الصور وملفات التنسيق والسكربتات.
• تطبيق الويب الحديث: يتألف اليوم من 80 إلى 150 ملفاً ومورداً منفصلاً في الصفحة الواحدة (ملفات و و وخطوط وأيقونات وطلبات ).

ومن الحقائق المعمارية البديعة أنه بينما ظلّت دلالات البروتوكول العليا (: طرق الطلب، وأكواد الحالة، وحقول الرأس، والكوكيز، والكاش) ثابتة ومشتركة، أعاد المهندسون تصميم طبقة النقل على السلك جيلًا بعد جيل لتقليل زمن التأخير وإلغاء الاختناقات. تأمل المخطط الزمني الآتي لتطور الإصدارات الخمسة:

صمّم تيم بيرنرز لي الإصدار الأول من البروتوكول عام 1991 في مختبر (وسُمّي لاحقاً بأثر رجعي لتمييزه عما تلاه). وقد عُرف تاريخياً بلقب بروتوكول السطر الواحد () لبساطته الشديدة:

• طريقة طلب وحيدة (): يفتح العميل اتصال ويرسل سطراً واحداً فقط يضم كلمة متبوعة بمسار الصفحة، حتى دون كتابة رقم إصدار البروتوكول!
• غياب تام لحقول الرأس وأكواد الحالة: لم تكن هناك أي حقول رأس في الطلب أو الاستجابة، ولا أكواد حالة مثل أو ، ولا أنواع وسائط .
• نصوص HTML فقط وإغلاق فوري للاتصال: يرد الخادم بإرسال نص مباشرة ثم يغلق اتصال فوراً للإشارة إلى انتهاء الملف.

مع ظهور المتصفحات الرسومية الأولى ورغبة المستخدمين في نقل الصور والنماذج التفاعلية، صدر الإصدار عام 1996 (في وثيقة ) ليحدث نقلة معمارية كبرى أرست شكل الرسالة المعروف اليوم:

• إضافة رقم الإصدار وأكواد الحالة: ظهر رمز الإصدار في سطر الطلب، وسطْر الحالة المؤلف من كود ثلاثي الخانات مثل في بداية الاستجابة.
• ابتكار حقول الرأس وأنواع الوسائط (): أُضيفت حقول الرأس () مما سمح بنقل الصور والملفات المضغوطة والخطوط وليس نصوص وحدها.
• إضافة طريقتي و: لإرسال بيانات النماذج وفحص الرؤوس.
• القيد الهندسي الأبرز في : كان يفتح افتراضياً اتصال جديداً ومستقلاً لكل ملف فرعي ثم يغلقه فور انتهاء الملف، مما أرهق الشبكة بعشرات المصافحات المتكررة لتحميل صفحة واحدة!

صدر الإصدار القياسي عام 1997 ( ثم و) ليعالج عيوب الجوهرية ويصبح العمود الفقري المستقر للويب لأكثر من عقدين بفضل أربع إضافات حاسمة:

• 1. الاتصالات المستمرة افتراضياً (): يبقى اتصال مفتوحاً تلقائياً لإرسال عشرات الطلبات المتتالية دون هدر الوقت في إعادة فتح الاتصال مع كل ملف.
• 2. إلزامية حقل الرأس (الاستضافة المشتركة): فرض وجود حقل في كل طلب، مما أتاح استضافة مئات المواقع المختلفة على عنوان خادم واحد.
• 3. النقل المجزأ والكاش المتقدم: أضاف آلية لبث الصفحات الديناميكية، ومنظومة و القياسية.
• 4. استكمال طرق الطلب القياسية: اعتمد رسمياً طرق و و و.

رغم نجاح الاتصالات المستمرة في ، اصطدم هذا الإصدار بعقبة هندسية كبرى مع تضخم صفحات الويب الحديثة؛ وهي مشكلة تعطيل رأس الطابور () على مستوى طبقة التطبيقات.

بما أن رسائل تُرسل كنص متصل واحد لا يحمل أرقام تعريف مستقلة، لا يستطيع اتصال الواحد سوى معالجة طلب واحد فقط وانتظار استجابته بالكامل قبل البدء بالطلب الذي يليه؛ فإذا استغرق الطلب الأول ، تظل الطلبات الصغرى الجاهزة خلفه معطلة تماماً في الطابور، تماماً كصف انتظار خلف عربة بطيئة في صندوق محاسبة وحيد!

• لماذا فشلت تقنية ؟ حاول المعيار السماح بإرسال عدة طلبات متتابعة، لكن الخادم ظل ملزماً بإرجاع الردود بنفس الترتيب المتسلسل الصارم، كما أساءت الخوادم الوسيطة التعامل معها فتم تعطيلها في المتصفحات.
• الحل الالتفافي في المتصفحات (فتح 6 اتصالات متوازية): للتخفيف من هذا الاختناق، اضطرت المتصفحات إلى فتح ما يصل إلى 6 اتصالات منفصلة لكل نطاق، مما ضاعف استهلاك الذاكرة والمصافحات.

اعتُمد الإصدار رسمياً عام 2015 ( وحُدّث في عام 2022) انطلاقاً من مشروع التجريبي، وحلّ جذرياً مشكلة تعطيل الطابور في طبقة التطبيقات عبر ابتكار طبقة التأطير الثنائي ():

• من السطور النصية إلى الإطارات الثنائية: بدلاً من إرسال الرسالة كنص طويل متصل مفصول بأسطر جديدة ، يقسّم كل رسالة إلى وحدات ثنائية صغيرة فائقة السرعة في التحليل الآلي؛ وهي إطار الرؤوس () وإطارات البيانات ().
• التدفقات وأرقام التعريف (): يُعطى كل زوج (طلب/استجابة) رقم تدفق فريداً مثل و. ولأن كل إطار ثنائي يحمل رقم التدفق الخاص به، يمكن خلط إطارات عشرات الملفات على سلك واحد ثم إعادة تجميع كل ملف بدقة لدى الطرف المستقبل!

عندما تفحص طلباً يعمل بإصدار أو داخل تبويب في أدوات المطورين أو عبر الأمر ، ستلاحظ ظهور حقول خاصة في الصدارة تبدأ بعلامة النقطتين الرأسيتين (). وبما أن ألغى سطر البداية النصي التقليدي، فقد استعاض عنه بخمسة حقول رأس زائفة قياسية ():

• الحقل (في الطلب): يحدد طريقة الطلب مثل أو .
• الحقل (في الطلب): يحدد مخطط البروتوكول مثل .
• الحقل (في الطلب): يحدد اسم النطاق والمنفذ مثل (بديلاً عن حقل في ).
• الحقل (في الطلب): يحدد المسار ومعلمات الاستعلام مثل .
• الحقل (في الاستجابة): يحمل رقم كود الحالة فقط مثل أو (حيث ألغى العبارة الوصفية النصية مثل لتوفير البيانات).

بفضل طبقة التأطير الثنائي، قدّم إصدار قفزتين هائلتين في الأداء فوق اتصال مشفر واحد فقط:

• 1. تعدد التدفقات المتوازية (): يفتح المتصفح اتصال وحيداً مع النطاق، ويرسل عبره عشرات الطلبات بالتوازي في اللحظة نفسها. فإذا تأخر تجهيز ملف في التدفق رقم 1، تمر إطارات التدفقين 3 و5 بجانبه فوراً دون أي انتظار!
• 2. ضغط حقول الرأس بخوارزمية : في كان المتصفح يعيد إرسال مئات البايتات المتكررة من حقول و كنص غير مضغوط مع كل صورة وملف. أما فيستخدم خوارزمية التي تحفظ الرؤوس المتكررة في جدول مشترك وترسل أرقام فهرستها فقط، مما يقلص حجم الرؤوس بأكثر من 85%!

إذا كان قد نجح في حل مشكلة تعطيل الطابور في طبقة التطبيقات، فلماذا ابتُكر الإصدار الأحدث (المعتمد في عام 2022)؟ لأن يظل محمولاً فوق اتصال واحد، مما يعرضه لمشكلة تعطيل الطابور على مستوى طبقة النقل ()!

فطبقة في نظام التشغيل لا تفرق بين تدفقات المختلفة؛ ولذلك إذا ضاعت حزمة شبكية واحدة فقط بسبب تذبذب شبكة الهاتف أو الواي فاي، يقوم بروتوكول بتجميد جميع التدفقات السليمة الأخرى ريثما يُعاد إرسال تلك الحزمة المفقودة!

جاء ليقضي على هذا الاختناق الأخير عبر استبدال ببروتوكول النقل الحديث () المبني فوق :

• 1. استقلالية تامة للتدفقات بلا تعطيل طابور: يدير بروتوكول الموثوقية وترتيب الحزم لكل تدفق على حدة فوق . فإذا فُقدت حزمة تخص التدفق رقم 1، ينتظر التدفق رقم 1 وحده بينما تواصل التدفقات 3 و5 عملها فوراً دون توقف!
• 2. دمج تشفير ومصافحة فائقة السرعة (): بدلاً من إجراء مصافحة ثم مصافحة بعدها، يدمج مصافحة النقل والتشفير معاً في خطوة واحدة ( أو للزيارات المتكررة).
• 3. انتقال الاتصال السلس بين الشبكات (): يعتمد على معرّف اتصال رقمي ()، فلا ينقطع الاتصال عند انتقال هاتفك من شبكة الواي فاي إلى بيانات الجيل الخامس !

يمكنك معاينة إصدار البروتوكول الفعلي لأي طلب في المتصفح عملياً الآن: افتح تبويب في أدوات المطورين، وانقر بزر الفأرة الأيمن على شريط عناوين الأعمدة وفعّل عمود لترى أحد الرموز الثلاثة:

• الرمز : رسائل نصية فوق (طلب واحد في كل مرة على الاتصال، بدون ضغط لحقول الرأس).
• الرمز (): إطارات ثنائية فوق مع تعدد التدفقات المتوازية، وحقول الرأس الزائفة، وضغط الرؤوس .
• الرمز (): إطارات ثنائية فوق مع استقلالية تامة للتدفقات عند فقدان الحزم، وضغط ، ويُكتشف عبر حقل الرأس .