はじめに
本記事はHTTP/1.1とHTTP/2の違いをプロトコルレベルから実装・運用まで深掘りし、設計時・チューニング時に意識すべきポイントを具体的に解説します。
1. コネクション管理とHOLブロッキング
HTTP/1.1
- デフォルトで1接続＝1リクエスト。
- パイプライニングは多くの実装で無効化、並列性は複数TCPコネクションで実現。
- TLSハンドシェイク×Nで接続オーバーヘッドが発生。
HTTP/2
- 単一TCP接続内に複数ストリームを多重化。
- TCPレベルではHOLブロッキングがストリーム間で共有され、パケット損失時の影響範囲に注意。
- 対策: 長距離やモバイル回線ではTCPプロキシ／QUIC（HTTP/3）も検討。
2. フレーミングとバイナリ化
- HTTP/1.1はテキストベースで、ヘッダ境界は空行・改行。
- HTTP/2は9バイトヘッダ＋可変長ペイロードのフレームを使用。
- 設計上の勘所: フレーム分割・マージやバッファ管理を最適化し、メモリ使用量を制御。
3. HPACK（ヘッダ圧縮）のチューニングとセキュリティ
- 動的・静的テーブル参照で差分圧縮。
-
SETTINGS_HEADER_TABLE_SIZEで圧縮率 vs メモリ消費量のトレードオフ。 - BREACH/CRIME攻撃対策として、過度なテーブルサイズ増大を抑制。
- APIごとのヘッダパターンを分析し、
SETTINGS_MAX_HEADER_LIST_SIZEを最適化。
HPACKは、HTTP/2におけるヘッダー圧縮方式です。HTTP/2で通信する際、ヘッダー情報を効率的に圧縮し、通信量を削減する仕組みです。これにより、Webサイトの読み込み速度を向上させることができます
4. プライオリティとフロー制御
- PRIORITYフレームでストリームごとの**重み付け（weight）**や依存関係を定義。
- クライアント・サーバー間で接続単位／ストリーム単位のウィンドウ制御を行い、
SETTINGS_INITIAL_WINDOW_SIZEを調整。 -
注意点: ウィンドウサイズが大きすぎるとメモリ圧迫、小さすぎると
WINDOW_UPDATE頻発によるオーバーヘッド。
5. サーバープッシュの活用と注意点
- HTML → CSS/JSを先行送信し、RTTを節約可能。
- 不要プッシュによる帯域浪費やキャッシュミスを防ぐため、キャッシュ状況の確認や用途に応じた制御を実装。
-
PUSH_PROMISEを正しく扱い、クライアントのキャッシュ状態を考慮した設計を。
6. TLS運用とALPNネゴシエーション
- HTTP/2はほぼHTTPS前提（ALPNで
h2を選択）。 - TLS1.2以上を必須化し、古いバージョンの無効化を徹底。
- 証明書管理やセッション再開（PSK）を組み合わせることで、接続確立コストを最小化。
7. デバッグ・計測ツール
-
HTTP/1.1:
curl,tcpdumpで平文ヘッダ参照。 -
HTTP/2:
nghttp,h2load, ブラウザ開発ツールのフレーム単位タイムライン。 - ログレベル
DEBUG以上でフレーム送受信ログを取得し、ボトルネック特定。
8. HTTP/3移行への布石
- QUICベースでTCP HOLを解消。
- HTTP/2のストリーム管理／HPACK／プライオリティ知識はHTTP/3でも活用可能。
- ステップ: まずHTTP/2で最適化経験を積み、HTTP/3へのスムーズな移行を目指す。
まとめ：意識すべきポイント
- HOLの恩恵と限界：多重化×TCPレイヤの特性把握
- HPACK設定：圧縮率・メモリ・セキュリティのバランス
- 優先度／フロー制御：適切なウィンドウサイズと重み付け
- Server Push：帯域効率化とキャッシュ戦略
- TLS/ALPN：HTTPS運用と接続コスト低減
- デバッグ：フレーム単位の可視化で性能改善
これらを踏まえ、HTTP/2導入時やチューニング時に具体的な数値・ツールを活用し、パフォーマンスと運用性を両立させましょう。