Was ist HTTP/2 und bringt es mehr Geschwindigkeit?

Durch seine Vielseitigkeit, Flexibilität und Einfachheit etablierte sich das am Schweizer Kernforschungszentrum CERN entwickelte Hypertext Transfer Protocol (HTTP) nach seiner Standardisierung durch die Internet Engineering Task Force (IETF) und dem World Wide Web Consortium (W3C) als Norm für die Übertragung von Webseiten. Im Laufe der Zeit stellten sich jedoch Nachteile und Schwachstellen heraus, die eine Anpassung und Weiterentwicklung entsprechend der aktuellen Bedingungen erforderlich machten. Wegen der Vorteile zu HTTP/1 ist es durchaus sinnvoll, ein Webhosting mit HTTP/2 zu nutzen, um höhere Sicherheit, Bandbreite und Geschwindigkeit zu implementieren - es gilt aber nach wie vor als optional, eine Mehrzahl der Internetauftritte verwendet nach wie vor die Versionen HTTP/1.0 und HTTP/1.1.

Worin besteht das grundlegende Prinzip von HTTP?

Bei HTTP handelt es sich um ein sogenanntes zustandloses Protokoll, bei der alle Anfragen prinzipiell ohne Berücksichtigung der Quelle oder eine weitere Interaktion - z. B. einer Datenübergabe zwischen unterschiedlichen Verbindungen - isoliert und unabhängig voneinander verarbeitet werden. Einen Abgleich zwischen diesen einzelnen Instanzen lässt sich erst auf der Anwendungsebene etwa durch den Einsatz von Sitzungskennungen (Session ID) oder einer Speicherung von lokalen Daten als Cookies erreichen. Es basiert auf zwischen dem Client und dem Server ausgetauschten Informationen, die blockweise als Nachrichten entweder als Anfrage (Request) oder Antwort (Response) mit einem Resultat in Form eines gültigen HTTP Statuscode übertragen werden.

Aus diesem Grund überträgt HTTP Inhalte grundsätzlich getrennt und über einzelne Verbindungen voneinander - jedes Element wie ein Bild erzeugt eine jeweils separate und individuell behandelte Anfrage. Dieses auf den ersten Blick kompliziert und wenig effizient erscheinendes Verfahren besitzt den Vorzug einer hohen Stabilität. Der Aufbau einer Webseite ist möglich, selbst wenn einzelne Anfragen scheitern oder Verbindungen abbrechen, weil Browser und Client die Inhalte autonom erzeugen und behandeln. Diese Eigenschaft besaß speziell in dem ersten Jahrzehnt des Internets eine hohe Bedeutung, weil in dieser Phase sowohl die Bandbreite wie die Qualität der Übertragung die Integrität von Daten beeinflusste.

Welche Vorteile zu HTTP/1 weisen spätere Versionen auf?

Nachdem sich HTTP/1.0 im Jahr 1996 mit dem Request for Comments (RFC) 1945 durchsetzte, zeigten sich rasch Schwächen im praktischen Einsatz. Eine erste Erweiterung als HTTP/1.1 erfolgte relativ rasch im Jahr 1999 durch die Veröffentlichung von RFC 2616 und beseitigte die überwiegende Anzahl der Kritikpunkte, indem es zum Beispiel neue Nachrichten wie den Statuscode 307 einführte. Die Weiterentwicklung zu Version 2 erforderte nahezu zwei Jahrzehnte und beruhte maßgeblich auf der Entwicklung von Konzernen wie Google und Microsoft, die ein direktes Interesse an einer schnellen, performanten und sicheren Kommunikation über lokale und globale Netzwerke besitzen.

Das Webhosting mit HTTP/2 weist zahlreiche Vorteile zu HTTP/1 auf, die in der praktischen Verwendung einen echten Fortschritt bei Datentransfer und -verarbeitung bedeuten. Zu diesen zählen unter anderem:

• Möglichkeit zur Kombination mehrere Anfragen in einer einzigen Verbindung
• Optionale Übertragung von binär statt durch Zeichen kodierte Inhalte
• Unterstützung für die Kompression von Daten durch unterschiedliche Algorithmen
• Priorisierung von einzelnen Verbindungen etwa für Streaming oder Telekommunikation
• Server können Übertragungen ohne vorgehende Anfrage durch den Client initiieren
• Bessere Sicherheit durch weitgehende Verschlüsselung der Kommunikation über TLS
• Höhere Geschwindigkeit, Effizienz und IT-Security im alltäglichen Einsatz
• Viele moderne Browser unterstützen Webhosting mit HTTP/2 ausschließlich verschlüsselt

Um Vorteile zu HTTP/1 vollständig nutzen zu können, empfiehlt sich unbedingt eine aktuelle Verschlüsselung durch HTTPS, die sich seit 2015 zunehmend als unverzichtbarer Standard durchsetzt. Neben einer Abstrafung durch Google in dem Ranking der Suchmaschine spricht für diese ebenfalls, dass praktisch alle populären Browser unverschlüsselte Verbindungen explizit als Sicherheitsrisiko kennzeichnen und Webseiten lediglich bei ausdrücklicher Genehmigung anzeigen.

Welche Entwicklungen bringt das HTTP/3 Protokoll in der Zukunft?

Mit der bislang nicht offiziell deklarierten und seit mehr als einem Jahrzehnt in der Entwicklung befindlichen Version HTTP/3 erfolgt eine wesentliche Umstellung, die unter anderem einen Wechsel von dem Protokoll TCP/IP für die Übertragung im Netzwerk auf das von Google entwickelte Quick UDP Internet Connections (QUIC) vorsieht. Dies bedeutet erhebliche Vorteile zu HTTP/1 und ebenfalls dem Webhosting mit HTTP/2, weil es eine weitere Steigerung der Geschwindigkeit, Sicherheit, Stabilität und Effizienz ermöglicht. Unter anderem bietet es die Option, parallele Verbindungen von unterschiedlichen Endgeräten und Netzwerken - etwa WIFI und GbE LAN - zu einem dedizierten oder virtuellen Servern zu bündeln. Allerdings befindet sich HTTP/3 zum aktuellen Zeitpunkt in einer aktiven Entwicklung, die zuletzt zu einer Standardisierung des Protokolls und seiner Merkmale im Frühjahr 2021 führte. Eine weitreichende Implementierung ist nicht zuletzt aufgrund der Kompatibilität mit älteren Geräten und früherer Software weder kurz- noch mittelfristig zu erwarten.

Dank des neuen HTTP/2 Verbindungsprotokolls können Webseiten zukünftig schneller geladen werden. Erreicht wird dieser Geschwindigkeitsvorteil, indem die Kommunikation zwischen Server und Client auf technischer Seite optimiert wird. Die meisten Internetbrowser und Webserver unterstützen das neue Verbindungsprotokoll bereits.

Die Entwicklung des neuen HTTP/2 Standards

Bei HTTP/2 bzw. HTTP/2.0 handelt es sich um eine Weiterentwicklung des klassischen HTTP (Hypertext Transfer Protocol) Verbindungsprotokolls. HTTP ist ein sogenanntes Übertragungsprotokoll, das für die Übermittlung von Daten innerhalb von Rechnernetzen zum Einsatz kommt. Es wird verwendet, um Webseiten aus dem Internet in einen lokalen Webbrowser wie Chrome oder Firefox zu laden. HTTP wird von der Internet Engineering Task Force (IETF) entwickelt und vom World Wide Web Consortium (W3C) standardisiert.

Die Geschichte des HTTP Verbindungsprotokolls reicht viele Jahre zurück ins letzte Jahrtausend. 1989 wurde das Hypertext Transfer Protocol am europäischen Kernforschungszentrum CERN unter anderem vom britischen Informatiker Tim Berners-Lee entwickelt, der damit die Grundlagen des heutigen World Wide Web erschuf. Im Jahre 1991 wurde die erste offizielle Version HTTP 0.9 veröffentlicht. Im Laufe der Jahre wurden 1996 der Standard HTTP/1.0 und 1999 der Standard HTTP/1.1 etabliert, die jeweils weitere Verbesserungen und Funktionen bei der Datenübertragung ermöglichten.

Im Mai 2015 wurde schließlich HTTP/2 als Nachfolger von HTTP/1.1 vorgestellt. Das Protokoll soll die Datenübermittlung optimieren und somit einen signifikanten Geschwindigkeitsvorteil beim Aufrufen von Webseiten im Internet ermöglichen. An der Entwicklung des neuen Netzwerkprotokoll Standards waren auch die Internetriesen Google und Microsoft maßgeblich beteiligt.

Die Vorteile des neuen HTTP/2 Standards

Das HTTP/2 Übertragungsprotokoll bietet im Gegensatz zu seinem Vorgänger HTTP/1.1 einige interessante Vorteile. Das neue Netzwerkprotokoll sieht Verbesserungen in den Bereichen Servergeschwindigkeit sowie Sicherheit und Effizienz der Datenübertragung vor:

Zusammenfassen mehrerer Anfragen über eine Verbindung

Der größte Vorteil des neuen Übertragungsprotokolls ist die Möglichkeit, mehrere Anfragen über eine einzelne Verbindung zusammenfassen zu können. Die als Multiplex bezeichnete Methode der Datenübertragung ermöglicht es, die Kommunikation zwischen Server und Client signifikant zu optimieren. Während bei HTTP/1.1 für die Übertragung jeder einzelnen Datei eine separate TCP-Verbindung geöffnet werden musste, lassen sich unter HTTP/2 unterschiedlichen Seitenelementen wie beispielsweise CSS-, JS- oder Bilddateien parallel über eine einzelne TCP-Verbindung übertragen. Auf diese Weise kann unnötiger Datenverkehr vermieden und die Ladezeiten beim Aufbau einer Webseite im Browser deutlich verringert werden.

Intelligentes Laden von Daten

Ein weiterer Vorteil von HTTP/2 gegenüber HTTP/1.1 ergibt sich aus der Tatsache, dass sämtliche Daten über nur eine einzelne Verbindung geladen werden. Dabei handelt es sich um die Priorisierung von Datenpaketen. Diese können anhand ihrer Wichtigkeit sortiert werden und anschließend in der entsprechenden Reihenfolge übermittelt werden. Der Browser teilt dem Server also mit, welche Daten zuerst empfangen werden müssen, um den schnellen Aufbau einer Webseite gewährleisten zu können. Konkret kann die Ladereihenfolge folgendermaßen aussehen: Wichtige Dateien, wie etwa das Grundgerüst einer Webseite bestehend aus HTML, CSS oder JavaScript werden zuerst geladen, damit die Webseite schon mal vollständig angezeigt werden kann. Weniger wichtige Dateien, wie etwa Social Media Daten, können letztendlich dann am Schluss übertragen werden. Auch durch diese Übertragungsmethode können die Ladezeiten deutlich optimiert werden.

Kompression der Kopfzeilen

Eine weitere Verbesserung, die im Rahmen des HTTP/2 Standards eingeführt wird, ist die Kompression der Kopfzeile. Im sogenannten HTTP Header bzw. in der HTTP Kopfzeile werden verschiedenste zusätzliche Informationen zu einer für die Übermittlung angeforderten Datei hinterlegt. Mit dem HTTP/1.1 Protokoll wurden diese Daten unkomprimiert übertragen, wodurch das Datentransfervolumen unnötig aufgebläht wurde. Bei HTTP/2 können die Header Daten nun in Binärcode komprimiert übermittelt werden. Somit müssen insgesamt weniger Daten ausgetauscht werden und die Verarbeitung der Daten wird deutlich beschleunigt.

Server Push Funktion

Mit der neuen Server Push Funktion bietet HTTP/2 einen weiteren Vorteil. Das Server Push Verfahren ermöglicht es dem Server Dateien, die für den Aufbau einer Webseite benötigt werden, an den Browser zu senden, noch bevor dieser die Dateien überhaupt anfordert. So können beispielsweise CSS-Dateien, die für eine vollständig geladene Webseite benötigt werden, bereits ohne vorherige Anfrage des Clients übermittelt werden. Die Server Push Funktion kann auf diese Weise zeit- und ressourcenintensive Roundtrips von Datenpaketen zwischen Server und Browser verhindern.

Verhinderung von Head-of-Line-Blocking

Head-of-Line-Blocking ist ein mögliches Performance Problem, das bei der Datenübertragung über das HTTP/1.1 Netzwerkprotokoll entstehen kann. Es beschreibt den Zustand, dass eine Verzögerung bei der der Übertragung eines bestimmten Datenpakets alle weiteren folgenden Datenpakete blockieren kann. Durch die technischen Umstrukturierungen bei der Datenübertragung kann das Auftreten von Head-of-Line-Blocking unter HTTP/2 verhindert werden.

Kann der HTTP/2 Standard bereits genutzt werden?

Viele Webseitenbetreiber fragen sich nun natürlich, ob der moderne HTTP/2 Standard bereits genutzt werden kann. Damit das neue Protokoll verwendet werden kann, muss es einerseits auf dem Webserver aktiviert sein und andererseits ein aktueller Browser mit HTTP/2 Unterstützung verwendet werden.

Der Apache Webserver unterstützt HTTP/2 seit der Version 2.4.17 und der Nginx Webserver hat seit der Version 1.9.5 eine HTTP/2 Unterstützung. Auch Microsofts Internet Information Server kann seit der Version 10 mit dem neuen Protokoll umgehen.

Bei den aktuellen Browsern sieht es ähnlich aus. Moderne Browser wie Chrome, Firefox oder Edge unterstützen HTTP/2 bereits seit einigen Versionen, wenn auch nur in Kombination mit HTTP/2 over TLS (HTTPS). Beim Internet Explorer 11 ist die Unterstützung nur auf einem Windows 10 Betriebssystem möglich. Auch Apples Safari Browser unterstützt HTTP/2 nur in Kombination mit dem Verschlüsselungsverfahren HTTP/2 over TLS (HTTPS).

Webseitenbetreiber, die einen eigenen dedizierten Server mit Root Zugriff besitzen, können HTTP/2 mit nur wenigen Handgriffen direkt am Webserver aktivieren. Kunden mit klassischen Webspace Paketen oder managed virtuellen Servern sind auf die jeweiligen Einstellungen des Webhosters angewiesen. Einige Hoster auf dem deutschen Markt nutzen HTTP/2 aber bereits auf ihren Servern.

Da das Protokoll abwärtskompatibel ist, muss man sich keinerlei Gedanken über eine eventuell nicht erreichbare Webseite machen. Sollten die technischen Voraussetzungen für HTTP/2 nicht erfüllt werden, dann wird die Webseite automatisch per HTTP/1.1 ausgeliefert.

Ob die eigene Website bereits per HTTP/2 ausgeliefert wird, lässt sich entweder durch eine Nachfrage beim eigenen Webhosting Anbieter herausfinden, oder kann auch mithilfe von speziellen Browser-Plugins herausgefunden werden: Für Mozillas Firefox Browser kann die Erweiterung HTTP/2 Indicator für Firefox genutzt werden.

Foto: John Howard auf Pixabay