Appendix B. Huffman 码 (Huffman Code)
以下 Huffman code 用于通过 Huffman coding 编码 string literal. 此表由可在 https://github.com/nmathewson/hpack-huffman-gen 找到的工具生成.
表的组织方式如下:
- sym: 符号 (byte value)
- code as bits: 该符号的 binary code
- code as hex: 该 code 的 hexadecimal representation
- len: 该 code 的 bit length
用于编码 string literal 的 Huffman code 使用下表:
该 Huffman 表是 HPACK 的固定静态编码表. 编码器和解码器不协商该表, 也不会在连接期间修改它. 表中每一行将一个输入 octet 或 EOS 符号映射到一个可变长度 bit sequence. sym 列显示符号及其十进制 byte value, code as bits 列显示实际发送的 bit pattern, code as hex 列提供同一 code 的十六进制表示, len 列给出 code 的 bit length.
在编码 string literal 时, 输入字符串按 octet 逐个查表, 并将对应 code 串接成 bit stream. 如果最终 bit stream 不是 octet 对齐, 编码器使用 EOS code 的最高有效位作为 padding. 解码器必须验证 padding 合法性, 并且不能把 EOS 当作可出现在已解码字符串中的普通符号. 下表的 0-255 项覆盖所有可能 byte value, 最后一项 EOS (256) 只用于填充和错误检测.
为了避免误改协议值, 下方表格按 RFC 原文保留. 本附录中的二进制 code, 十六进制 code, bit length 和 EOS 行都是互操作性要求的一部分.
sym code as bits code as hex len
(bits)
( 0) |11111111|11000 1ff8 [13]
( 1) |11111111|11111111|1011000 7fffd8 [23]
( 2) |11111111|11111111|11111110|0010 fffffe2 [28]
( 3) |11111111|11111111|11111110|0011 fffffe3 [28]
( 4) |11111111|11111111|11111110|0100 fffffe4 [28]
( 5) |11111111|11111111|11111110|0101 fffffe5 [28]
( 6) |11111111|11111111|11111110|0110 fffffe6 [28]
( 7) |11111111|11111111|11111110|0111 fffffe7 [28]
( 8) |11111111|11111111|11111110|1000 fffffe8 [28]
( 9) |11111111|11111111|11101010 ffffea [24]
( 10) |11111111|11111111|11111111|111100 3ffffffc [30]
( 11) |11111111|11111111|11111110|1001 fffffe9 [28]
( 12) |11111111|11111111|11111110|1010 fffffea [28]
( 13) |11111111|11111111|11111111|111101 3ffffffd [30]
( 14) |11111111|11111111|11111110|1011 fffffeb [28]
( 15) |11111111|11111111|11111110|1100 fffffec [28]
( 16) |11111111|11111111|11111110|1101 fffffed [28]
( 17) |11111111|11111111|11111110|1110 fffffee [28]
( 18) |11111111|11111111|11111110|1111 fffffef [28]
( 19) |11111111|11111111|11111111|0000 ffffff0 [28]
( 20) |11111111|11111111|11111111|0001 ffffff1 [28]
( 21) |11111111|11111111|11111111|0010 ffffff2 [28]
( 22) |11111111|11111111|11111111|111110 3ffffffe [30]
( 23) |11111111|11111111|11111111|0011 ffffff3 [28]
( 24) |11111111|11111111|11111111|0100 ffffff4 [28]
( 25) |11111111|11111111|11111111|0101 ffffff5 [28]
( 26) |11111111|11111111|11111111|0110 ffffff6 [28]
( 27) |11111111|11111111|11111111|0111 ffffff7 [28]
( 28) |11111111|11111111|11111111|1000 ffffff8 [28]
( 29) |11111111|11111111|11111111|1001 ffffff9 [28]
( 30) |11111111|11111111|11111111|1010 ffffffa [28]
( 31) |11111111|11111111|11111111|1011 ffffffb [28]
' ' ( 32) |010100 14 [ 6]
'!' ( 33) |11111110|00 3f8 [10]
'"' ( 34) |11111110|01 3f9 [10]
'#' ( 35) |11111111|1010 ffa [12]
'$' ( 36) |11111111|11001 1ff9 [13]
'%' ( 37) |010101 15 [ 6]
'&' ( 38) |11111000 f8 [ 8]
''' ( 39) |11111111|010 7fa [11]
'(' ( 40) |11111110|10 3fa [10]
')' ( 41) |11111110|11 3fb [10]
'*' ( 42) |11111001 f9 [ 8]
'+' ( 43) |11111111|011 7fb [11]
',' ( 44) |11111010 fa [ 8]
'-' ( 45) |010110 16 [ 6]
'.' ( 46) |010111 17 [ 6]
'/' ( 47) |011000 18 [ 6]
'0' ( 48) |00000 0 [ 5]
'1' ( 49) |00001 1 [ 5]
'2' ( 50) |00010 2 [ 5]
'3' ( 51) |011001 19 [ 6]
'4' ( 52) |011010 1a [ 6]
'5' ( 53) |011011 1b [ 6]
'6' ( 54) |011100 1c [ 6]
'7' ( 55) |011101 1d [ 6]
'8' ( 56) |011110 1e [ 6]
'9' ( 57) |011111 1f [ 6]
':' ( 58) |1011100 5c [ 7]
';' ( 59) |11111011 fb [ 8]
'<' ( 60) |11111111|1111100 7ffc [15]
'=' ( 61) |100000 20 [ 6]
'>' ( 62) |11111111|1011 ffb [12]
'?' ( 63) |11111111|00 3fc [10]
'@' ( 64) |11111111|11010 1ffa [13]
'A' ( 65) |100001 21 [ 6]
'B' ( 66) |1011101 5d [ 7]
'C' ( 67) |1011110 5e [ 7]
'D' ( 68) |1011111 5f [ 7]
'E' ( 69) |1100000 60 [ 7]
'F' ( 70) |1100001 61 [ 7]
'G' ( 71) |1100010 62 [ 7]
'H' ( 72) |1100011 63 [ 7]
'I' ( 73) |1100100 64 [ 7]
'J' ( 74) |1100101 65 [ 7]
'K' ( 75) |1100110 66 [ 7]
'L' ( 76) |1100111 67 [ 7]
'M' ( 77) |1101000 68 [ 7]
'N' ( 78) |1101001 69 [ 7]
'O' ( 79) |1101010 6a [ 7]
'P' ( 80) |1101011 6b [ 7]
'Q' ( 81) |1101100 6c [ 7]
'R' ( 82) |1101101 6d [ 7]
'S' ( 83) |1101110 6e [ 7]
'T' ( 84) |1101111 6f [ 7]
'U' ( 85) |1110000 70 [ 7]
'V' ( 86) |1110001 71 [ 7]
'W' ( 87) |1110010 72 [ 7]
'X' ( 88) |11111100 fc [ 8]
'Y' ( 89) |1110011 73 [ 7]
'Z' ( 90) |11111101 fd [ 8]
'[' ( 91) |11111111|11011 1ffb [13]
'\' ( 92) |11111111|11111110|000 7fff0 [19]
']' ( 93) |11111111|11100 1ffc [13]
'^' ( 94) |11111111|111100 3ffc [14]
'_' ( 95) |100010 22 [ 6]
'`' ( 96) |11111111|1111101 7ffd [15]
'a' ( 97) |00011 3 [ 5]
'b' ( 98) |100011 23 [ 6]
'c' ( 99) |00100 4 [ 5]
'd' (100) |100100 24 [ 6]
'e' (101) |00101 5 [ 5]
'f' (102) |100101 25 [ 6]
'g' (103) |100110 26 [ 6]
'h' (104) |100111 27 [ 6]
'i' (105) |00110 6 [ 5]
'j' (106) |1110100 74 [ 7]
'k' (107) |1110101 75 [ 7]
'l' (108) |101000 28 [ 6]
'm' (109) |101001 29 [ 6]
'n' (110) |101010 2a [ 6]
'o' (111) |00111 7 [ 5]
'p' (112) |101011 2b [ 6]
'q' (113) |1110110 76 [ 7]
'r' (114) |101100 2c [ 6]
's' (115) |01000 8 [ 5]
't' (116) |01001 9 [ 5]
'u' (117) |101101 2d [ 6]
'v' (118) |1110111 77 [ 7]
'w' (119) |1111000 78 [ 7]
'x' (120) |1111001 79 [ 7]
'y' (121) |1111010 7a [ 7]
'z' (122) |1111011 7b [ 7]
'{' (123) |11111111|1111110 7ffe [15]
'|' (124) |11111111|100 7fc [11]
'}' (125) |11111111|111101 3ffd [14]
'~' (126) |11111111|11101 1ffd [13]
(127) |11111111|11111111|11111111|1100 ffffffc [28]
(128) |11111111|11111110|0110 fffe6 [20]
(129) |11111111|11111111|010010 3fffd2 [22]
(130) |11111111|11111110|0111 fffe7 [20]
(131) |11111111|11111110|1000 fffe8 [20]
(132) |11111111|11111111|010011 3fffd3 [22]
(133) |11111111|11111111|010100 3fffd4 [22]
(134) |11111111|11111111|010101 3fffd5 [22]
(135) |11111111|11111111|1011001 7fffd9 [23]
(136) |11111111|11111111|010110 3fffd6 [22]
(137) |11111111|11111111|1011010 7fffda [23]
(138) |11111111|11111111|1011011 7fffdb [23]
(139) |11111111|11111111|1011100 7fffdc [23]
(140) |11111111|11111111|1011101 7fffdd [23]
(141) |11111111|11111111|1011110 7fffde [23]
(142) |11111111|11111111|11101011 ffffeb [24]
(143) |11111111|11111111|1011111 7fffdf [23]
(144) |11111111|11111111|11101100 ffffec [24]
(145) |11111111|11111111|11101101 ffffed [24]
(146) |11111111|11111111|010111 3fffd7 [22]
(147) |11111111|11111111|1100000 7fffe0 [23]
(148) |11111111|11111111|11101110 ffffee [24]
(149) |11111111|11111111|1100001 7fffe1 [23]
(150) |11111111|11111111|1100010 7fffe2 [23]
(151) |11111111|11111111|1100011 7fffe3 [23]
(152) |11111111|11111111|1100100 7fffe4 [23]
(153) |11111111|11111110|11100 1fffdc [21]
(154) |11111111|11111111|011000 3fffd8 [22]
(155) |11111111|11111111|1100101 7fffe5 [23]
(156) |11111111|11111111|011001 3fffd9 [22]
(157) |11111111|11111111|1100110 7fffe6 [23]
(158) |11111111|11111111|1100111 7fffe7 [23]
(159) |11111111|11111111|11101111 ffffef [24]
(160) |11111111|11111111|011010 3fffda [22]
(161) |11111111|11111110|11101 1fffdd [21]
(162) |11111111|11111110|1001 fffe9 [20]
(163) |11111111|11111111|011011 3fffdb [22]
(164) |11111111|11111111|011100 3fffdc [22]
(165) |11111111|11111111|1101000 7fffe8 [23]
(166) |11111111|11111111|1101001 7fffe9 [23]
(167) |11111111|11111110|11110 1fffde [21]
(168) |11111111|11111111|1101010 7fffea [23]
(169) |11111111|11111111|011101 3fffdd [22]
(170) |11111111|11111111|011110 3fffde [22]
(171) |11111111|11111111|11110000 fffff0 [24]
(172) |11111111|11111110|11111 1fffdf [21]
(173) |11111111|11111111|011111 3fffdf [22]
(174) |11111111|11111111|1101011 7fffeb [23]
(175) |11111111|11111111|1101100 7fffec [23]
(176) |11111111|11111111|00000 1fffe0 [21]
(177) |11111111|11111111|00001 1fffe1 [21]
(178) |11111111|11111111|100000 3fffe0 [22]
(179) |11111111|11111111|00010 1fffe2 [21]
(180) |11111111|11111111|1101101 7fffed [23]
(181) |11111111|11111111|100001 3fffe1 [22]
(182) |11111111|11111111|1101110 7fffee [23]
(183) |11111111|11111111|1101111 7fffef [23]
(184) |11111111|11111110|1010 fffea [20]
(185) |11111111|11111111|100010 3fffe2 [22]
(186) |11111111|11111111|100011 3fffe3 [22]
(187) |11111111|11111111|100100 3fffe4 [22]
(188) |11111111|11111111|1110000 7ffff0 [23]
(189) |11111111|11111111|100101 3fffe5 [22]
(190) |11111111|11111111|100110 3fffe6 [22]
(191) |11111111|11111111|1110001 7ffff1 [23]
(192) |11111111|11111111|11111000|00 3ffffe0 [26]
(193) |11111111|11111111|11111000|01 3ffffe1 [26]
(194) |11111111|11111110|1011 fffeb [20]
(195) |11111111|11111110|001 7fff1 [19]
(196) |11111111|11111111|100111 3fffe7 [22]
(197) |11111111|11111111|1110010 7ffff2 [23]
(198) |11111111|11111111|101000 3fffe8 [22]
(199) |11111111|11111111|11110110|0 1ffffec [25]
(200) |11111111|11111111|11111000|10 3ffffe2 [26]
(201) |11111111|11111111|11111000|11 3ffffe3 [26]
(202) |11111111|11111111|11111001|00 3ffffe4 [26]
(203) |11111111|11111111|11111011|110 7ffffde [27]
(204) |11111111|11111111|11111011|111 7ffffdf [27]
(205) |11111111|11111111|11111001|01 3ffffe5 [26]
(206) |11111111|11111111|11110001 fffff1 [24]
(207) |11111111|11111111|11110110|1 1ffffed [25]
(208) |11111111|11111110|010 7fff2 [19]
(209) |11111111|11111111|00011 1fffe3 [21]
(210) |11111111|11111111|11111001|10 3ffffe6 [26]
(211) |11111111|11111111|11111100|000 7ffffe0 [27]
(212) |11111111|11111111|11111100|001 7ffffe1 [27]
(213) |11111111|11111111|11111001|11 3ffffe7 [26]
(214) |11111111|11111111|11111100|010 7ffffe2 [27]
(215) |11111111|11111111|11110010 fffff2 [24]
(216) |11111111|11111111|00100 1fffe4 [21]
(217) |11111111|11111111|00101 1fffe5 [21]
(218) |11111111|11111111|11111010|00 3ffffe8 [26]
(219) |11111111|11111111|11111010|01 3ffffe9 [26]
(220) |11111111|11111111|11111111|1101 ffffffd [28]
(221) |11111111|11111111|11111100|011 7ffffe3 [27]
(222) |11111111|11111111|11111100|100 7ffffe4 [27]
(223) |11111111|11111111|11111100|101 7ffffe5 [27]
(224) |11111111|11111110|1100 fffec [20]
(225) |11111111|11111111|11110011 fffff3 [24]
(226) |11111111|11111110|1101 fffed [20]
(227) |11111111|11111111|00110 1fffe6 [21]
(228) |11111111|11111111|101001 3fffe9 [22]
(229) |11111111|11111111|00111 1fffe7 [21]
(230) |11111111|11111111|01000 1fffe8 [21]
(231) |11111111|11111111|1110011 7ffff3 [23]
(232) |11111111|11111111|101010 3fffea [22]
(233) |11111111|11111111|101011 3fffeb [22]
(234) |11111111|11111111|11110111|0 1ffffee [25]
(235) |11111111|11111111|11110111|1 1ffffef [25]
(236) |11111111|11111111|11110100 fffff4 [24]
(237) |11111111|11111111|11110101 fffff5 [24]
(238) |11111111|11111111|11111010|10 3ffffea [26]
(239) |11111111|11111111|1110100 7ffff4 [23]
(240) |11111111|11111111|11111010|11 3ffffeb [26]
(241) |11111111|11111111|11111100|110 7ffffe6 [27]
(242) |11111111|11111111|11111011|00 3ffffec [26]
(243) |11111111|11111111|11111011|01 3ffffed [26]
(244) |11111111|11111111|11111100|111 7ffffe7 [27]
(245) |11111111|11111111|11111101|000 7ffffe8 [27]
(246) |11111111|11111111|11111101|001 7ffffe9 [27]
(247) |11111111|11111111|11111101|010 7ffffea [27]
(248) |11111111|11111111|11111101|011 7ffffeb [27]
(249) |11111111|11111111|11111111|1110 ffffffe [28]
(250) |11111111|11111111|11111101|100 7ffffec [27]
(251) |11111111|11111111|11111101|101 7ffffed [27]
(252) |11111111|11111111|11111101|110 7ffffee [27]
(253) |11111111|11111111|11111101|111 7ffffef [27]
(254) |11111111|11111111|11111110|000 7fffff0 [27]
(255) |11111111|11111111|11111011|10 3ffffee [26]
EOS (256) |11111111|11111111|11111111|111111 3fffffff [30]
Huffman code 是一种 canonical Huffman code, 其 code length 如上定义. 为提高解码效率, 实现应该使用基于表的 decoder, 或者针对该特定 code 优化的基于树的 decoder.
Huffman code 中包含 End-of-String (EOS) 符号, 以支持按 bit 对齐的编码. 如果编码后字符串的 bit length 未落在 octet 边界上, 则使用 EOS 符号将编码后字符串填充到下一个 octet 边界. 超过 7 bits 的 padding MUST 被视为解码错误. 严格超过 7 bits 的 padding MUST 被视为解码错误. 与 EOS 最高有效位不对应的 padding MUST 被视为解码错误.
实现编码器时, 可以把每个 octet 映射到表中的 (code, length) 二元组, 然后按输入顺序追加到输出 bit buffer. 输出时每满 8 bits 生成一个 octet. 如果所有输入符号都处理完后 bit buffer 中仍有未满 8 bits 的尾部, 编码器使用 EOS code 前缀中的 1 bits 填满该 octet. 这种 padding 只用于字节对齐, 不代表实际输入数据.
实现解码器时, 可以构建一棵只包含此表 code 的解码树, 或者使用多级查表方式一次消费若干 bits. 解码过程从输入 bit stream 中读取 bits, 直到匹配一个完整 code. 如果匹配到 0-255 的符号, 则输出对应 octet. 如果匹配到 EOS, 或者输入结束时存在不符合 EOS 前缀规则的 padding, 则解码器 MUST 报告错误. 解码器还需要拒绝任何未出现在此表中的 bit sequence, 因为这表示编码无效.
该静态 Huffman code 的安全属性依赖于编码和解码双方对表项的完全一致理解. 如果某个实现使用了不同的 code length, 错误地接受 EOS 作为数据符号, 或宽松接受非法 padding, 都可能导致互操作失败或安全检查绕过. 因此, 尽管表格较长, 它仍是 HPACK wire format 的规范性组成部分, 不应被实现者替换为自定义 Huffman table.
在测试实现时, 建议分别覆盖短字符串, 长字符串, 只包含常见 ASCII 字符的字符串, 包含控制字符或高位 byte value 的字符串, 以及需要 1 到 7 bits padding 的边界情况. 还应包含非法输入测试, 例如截断的 code, 过长 padding, 与 EOS 前缀不匹配的 padding, 以及解码为 EOS 的 bit sequence. 这些测试有助于确认实现没有把 bit-level 解析错误静默转换为不同的 header field value.
在内存受限环境中, 完整解码树可能占用较多空间. 实现可以使用压缩表, 分级查表, 或基于状态机的 decoder 来降低内存消耗. 无论使用哪种内部表示, 外部可观察行为都必须等价于本附录给出的表. 编码器也可以预先缓存常见 header field name 和 value 的 Huffman 编码结果, 但缓存内容必须在规范表的基础上生成, 不能引入连接级或实现私有的变体.
该表与 HPACK 的 static table 和 dynamic table 机制相互独立. Huffman coding 只影响 string literal 的 octet 表示方式, 不改变 header field 的语义, 索引值, dynamic table 插入规则或 header list ordering. 因此, 解码器应先按本表还原 string literal, 再把还原出的 octets 交给 header field representation 的后续处理逻辑.