PDF de programación - Introducción a SPDY ¿Futuro HTTP/2.0?

Introducción a SPDY

¿Futuro HTTP/2.0?


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Lic. Marcelo Fidel Fernández
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@fidelfernandez

Agenda

● Características de la web antes y ahora
● HTTP y la Web actual, inconvenientes
● Introducción a SPDY, características
● Ejemplos
● Estado actual y futuro del protocolo
● HTTP/2.0
● Conclusiones Generales
● SPDY dentro del ecosistema Python



En los orígenes de la Web...

● 1991: El servicio de WWW nace y HTTP/0.9 fue
“definido”. Sólo permitía un único método: GET.

● 1996: HTTP/1.0. Se estandarizó la base mínima de

lo que usamos a diario.

● 1997-1999: HTTP/1.1. Se completó el protocolo.

Escalabilidad, proxies, Keep-Alive y Pipelining.



¿Y cómo era la Web en ese entonces?



www.python.org @1997

● Prácticamente de texto, pocas

imágenes, nada de interactividad.
● 60 KB de tamaño promedio [ref]



Fuente: http://www.archive.org

¿Cómo es la Web de Hoy?

Tamaño de página y de peticiones promedio

(2010-2012)

2010: 74 peticiones HTTP

→ más de 80 en 2012

2010: 705 KB

1092 KB

en 2012

→



Fuente: http://www.httparchive.org

¿Cómo es la Web de Hoy?
Ancho de Banda y Latencia (RTT)

PLT

@ 60ms RTT

@ 60ms RTT

@ 5 Mbps

@ 5 Mbps



Fuente: http://www.belshe.com/2010/05/24/more-bandwidth-doesnt-matter-much/

“Cascada” HTTP - ww.python.org.ar

(18 + 3 requests, ~336 KB, 3.1 seg = ~100 KB/seg)

Recursos del mismo “origen”

obtenidos del parseo del

HTML + CSS + JS

6 Peticiones
Concurrentes
Máx. x Origen

Keep-Alive



Cascada

HTTP y la Web actual

● El RTT es determinante en el tiempo de carga de

la página en HTTP.

● Keep-Alive + Pipelining + Múltiples Conexiones !=

Paralelización

● HTTP es un protocolo que obliga a serializar las

peticiones.

● Mucha heurística de optimización de tráfico y

recursos en el browser.



HTTP y la Web actual (cont.)

● Hacks para evitar limitaciones de HTTP

– Domain Sharding
– Recursos inline, minificados, image maps, CSS

sprites

– Ordenamiento, dependencias...

● Headers cada vez más grandes
● TCP fue hecho para conexiones con un tiempo de

vida largo.

● Los browsers usan HTTP sobre TCP con ráfagas

de conexiones.

● Handshake TCP, Slow Start [1][2] y el efecto

Bufferbloat se multiplican por c/conexión.



SPDY

● Desarrollado abiertamente por Google desde

2009, v3 es un RFC desde Febrero 2012.

● Capa 5 OSI. Modifica cómo se lee/escribe el

tráfico HTTP en el socket.

● Toda la semántica de HTTP se mantiene.
● El objetivo es reducir el tiempo de carga de

las páginas web en forma global.

● Lo que hace no es nada novedoso.



SPDY

● Multiplexación del tráfico por una única

conexión TCP persistente.

● Priorización de Streams (“Peticiones”).
● Binario.
● Compresión obligatoria, incluye encabezados.
● Server-Pushed Streams
● En la práctica, se utiliza sobre TLS: Cifrado.
● TLS NPN: Next-Protocol Negotiation

Extension.



SPDY – Frame Types

← 4 Bytes == 32 bits →

Header
8 Bytes

1

Version (15 bits)

Type (16 bits)

Flags (8 bits)

Length (24 bits)

Data associated with Control Frame

Control Frame

← 4 Bytes == 32 bits →
Stream ID (31 bits)

0

Flags (8 bits)

Length (24 bits)

Header
8 Bytes

Upper Layer Data

(HTML, CSS, Javascript, etc.)



Data Frame

SPDY – Control Frames

1 - Syn_Stream

← 4 Bytes == 32 bits →

Header
8 Bytes

Version (15 bits)

Type (16 bits) (1)

Length (24 bits)

Stream ID (31 bits)

1
Flags (8 bits)
X
X
Prio
(3b) Unused
Number of Name/Value pairs (integer 32 bits)

Associated-To Stream ID (31 bits)

Slot
(8b)

1

0

0

0

0

0

3
0x00 0x00 0x52 (82)

1

1

1

0

5

Name/Value
Header Block
(Compressed)

Length of name (integer 32 bits)

Name (Variable String)

Length of Value (integer 32 bits)

Value (Variable String)

… (repeats) ...

7|:method|3|GET|

5|:path|1|/|

8|:version|8|HTTP/1.1|

5|:host|14|www.google.com|

7|:scheme|5|https|...



Representación Teórica y “en el cable”



SPDY – Control Frames

2 - Syn_Reply

← 4 Bytes == 32 bits →

Header
8 Bytes

1

Version (15 bits)

Flags (8 bits)

Type (16 bits) (2)
Length (24 bits)

X
Number of Name/Value pairs (integer 32 bits)

Stream ID (31 bits)

1

0

3

2

0

0x00 0x02 0x2e (558)

1

12

Name/Value
Header Block
(Compressed)

Length of name (integer 32 bits)

Name (Variable String)

Length of Value (integer 32 bits)

Value (Variable String)

… (repeats) ...

7|:status|6|200 OK|

8|:version|8|HTTP/1.1|

5|:date|29|

Tue, 06 Nov 2012 18:47:51 GMT

|12|:content-type|24|

text/html; charset=UTF-8|...

Representación Teórica y “en el cable”



SPDY – Control Frames

3 - Rst_Stream
← 4 Bytes == 32 bits →

Header
8 Bytes

1 Version (15 bits)
Flags (8 bits)
X

Type (16 bits) (3)

Length (24 bits) (8)

Stream ID (31 bits)
Status Code (32 bits)

Status Codes:
● 1: Protocol Error
● 2: Invalid Stream
● 3: Refused Stream
● 4: Unsupported Version
● 5: Cancel

● 6: Internal Error
● 7: Flow Control Error
● 8: Stream In Use
● 9: Stream Already Closed
● 10: Invalid Credentials
● 11: Frame Too Large



SPDY – Control Frames

4 - Settings
← 4 Bytes == 32 bits →

Header
8 Bytes

1 Version (15 bits)
Flags (8 bits)

Type (16 bits) (4)

Length (24 bits) (8)

ID/Value

Pairs

Flags (8 bits)

Number of Entries (32 bits)
ID (24 bits)

Value (32 bits)
… (repeats) ...

Settings IDs available:
● 1: Upload Bandwidth
● 2: Download Bandwidth
● 3: Round Trip Time
● 4: Max Concurrent Streams
● 5: Current Cwd
● 6: Download Retrans Rate
● 7: Initial Windows Size
● 8: Client Certificate Vector Size



SPDY – Control Frames

7 - Goaway y otros

← 4 Bytes == 32 bits →

Header
8 Bytes

Version (15 bits)

1
Flags (8 bits) (0)
X

Type (16 bits) (7)

Length (24 bits) (8)

Last Good Stream ID (31 bits)

Status Code (32 bits)

Status Codes:
● 0: OK
● 1: Protocol Error
● 2: Internal Error

Otros Control Frames:
● 6 – Ping: Medir RTT
● 8 – Headers: Permite intercambiar headers adicionales sobre un stream
● 9 - Window Update: Control de flujo por stream
● 10 – Credentials: Envío de certificados SSL adicionales



Ejemplos

chrome://net-internals/
Python-SPDY Examples



Estado Actual y Futuro de SPDY

● SPDY/3 lanzado en Febrero 2012, SPDY/4 en 2013
● Implementaciones:

– Clientes: Chrome/Chromium, Firefox, Opera y

Android ya soportan SPDY/3.

– Servidores: mod_spdy, nginx, F5, Jetty, HAProxy
– Infraestructura: Google (GAE sobre HTTPS),

Twitter, Wordpress, Akamai, Cloudflare,
Strangeloop….

– Amazon Kindle browser and reverse proxy [ref]

● Interesados: Facebook, Microsoft, libcurl...



HTTP/2.0

● SPDY/3 fue tomado como base para el próximo

HTTP/2.0 en el marco del HTTPbis WG (IETF).

● Mantener los conceptos básicos del protocolo.
● Resta tiempo para definirse (ETA fines de 2014)
● Quedan muchas cosas por definir [0]:
– Headers binarios/compresión? [1][2][3]
– Upgrade o algún otro mecanismo de negociación
– Cifrado y/o TLS obligatorio/opcional/indefinido?
– Server Push? [4]
– Mecanismos de Autenticación [5]
– Proxies, escalabilidad.



Conclusiones Generales

● HTTP/1.1 está mostrando sus años con las

características de los sitios y conexiones actuales.
● Los hacks no escalan y aumentan la complejidad.
● Más del 50% (?) de los usuarios ya soportan SPDY.
● SPDY mejora mucho el rendimiento, pero para

implementarlo bien™ hay que deshackear lo hecho.

● La migración no es painless (aunque podría ser peor).
● Resta mucho software dentro de la arquitectura Web

por construir y estabilizar (Proxys, Load Balancers,
Servers, Firewalls...)

● SPDY todavía está en evolución.



SPDY dentro del ecosistema Python

● Python 3 incorporó muchas cosas necesarias para:

– Hacer más simple el manejo de streams de bytes,
– Conversión desde/hacia bytes desde tipos builtin (3.2)
– SSL y Zlib en particular para SPDY (3.3)

● No hay ningún proyecto serio de infraestructura

de red que planee seriamente soportarlo
(todavía): Twisted, Requests, ¿otros?

● Otros lenguajes están siendo utilizados para

experimentación e implementación y están más
adelantados: Node.js, Ruby, Java, y obviamente
C/C++



Más Links

Para más información, además de los incluidos en
esta presentación, chequear estos links:
● http://www.guypo.com/technical/not-as-spdy-as-you-thought/
● http://www.belshe.com/2012/06/24/followup-to-not-as-spdy-as-you-thought/
● http://webtide.intalio.com/2012/06/spdy-we-push/
● http://bitsup.blogspot.com.ar/2011/09/spdy-what-i-like-about-you.html
● http://bitsup.blogspot.com.ar/2012/08/the-road-to-http2.html
● http://www.igvita.com/2012/10/31/simple-spdy-and-npn-negotiation-with-haproxy/
● https://developers.google.com/speed/articles/tcp_initcwnd_paper.pdf?hl=es-419
● http://research.microsoft.com/apps/pubs/?id=170059
● http://en.wikipedia.org/wiki/Head-of-line_blocking
● https://blogs.akamai.com/2012/10/http20-what-is-it-and-why-should-you-care.html

Charla de Roberto Peon, co-creador de SPDY, en la Google I/O 2012:

● http://www.youtube.com/watch?v=zN5MYf8FtN0

Biblioteca Python-SPDY:

● http://github.com/marcelofernandez/python-spdy



¡Muchas Gracias!

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@fidelfernandez