HTTP/3是什么

Posted 2023-02-21 wen_rc

https://www.smashingmagazine.com/2021/08/http3-core-concepts-part1/

跟HTTP/2有什么不同

HTTP/3的传输层不是TCP，而是UDP+QUIC。

为什么不用TCP？因为TCP不是按最高效率设计的，比如在传输数据前要先握手，握手要先来一个RTT，如果两端地理位置比较远，这可能要超过100ms。而且TCP传输数据时，把数据当成一个文件或者一个字节流，这意味着如果中间有数据丢失，那后面的数据也会堵住，这叫队头阻塞，HTTP/2在应用层解决了这个问题，但用了TCP，在传输层还是有这个问题。

当然TCP有也很多扩展来解决这些效率问题，比如TCP Fast Open,以前握过手的可以一开始就发数据。比如MultiPath TCP，在移动端，如果同时连着Wi-Fi和4G，那两条道道都可以用阿里传输数据。

这些都是TCP的扩展，也不是很难实现，但却很难部署。像我们的电脑、手机，可以很快更新换代，但在互联网中，还有其他中间设备，这些不容易更新。比如防火墙会拦截他不认识的拓展，除了防火墙，还要负载均衡器、路由、缓存服务器、代理等等。在实际应用中，这些很多都不支持这些新的拓展。如果选择去逐步更新这些设备，可能要用超过十年，而且人家可能还不想更新，总会有遗漏。

那能不能不做这些更新，但也更快呢？有的，用现有的UDP协议，在UDP协议上再去造一个更高效的TCP，这就是QUIC。这也是QUIC为啥不抛弃UDP的原因，抛弃UDP，还是得升级设备。

所以实际上我们是需要TCP/2，我们叫它QUIC，在HTTP/3之下，HTTP/3用了QUIC和UDP来替代传输层协议。

QUIC

基于UDP，QUIC更加高效的重新实现了TCP的特性。包括可靠传输、流量控制（针对网络）、拥塞控制（针对接收者），结合了几十年的经验，用了最好的方法。

QUIC的四个主要改变（跟HTTP/2好像……）：

深度结合了TLS

安全且高效。

部分QUIC协议头部也加密了，不像HTTP/2，只加密了TCP的payload，攻击者能看到的更少了。头部能泄漏啥？。

深度结合，所以QUIC的握手和TLC的握手可以合一起，更快了。
但也有缺点

1. 有些网络可能不允许用QUIC，因为监控不到了，比如高科技公司的内部网络？这也不利于quic的推广，挺扯淡的又好像很合理……
2. 因为是分帧，每个帧都要独立加密，相比TCP的TLS整体加密，会慢一点

支持多个独立流

一个连接同时发多个流，更加高效。

在HTTP/1.1，每个文件都要开一个新的TCP连接，浏览器一般也限制每个页面6到30个连接，但资源一多，就会很慢，要下完一个才能去下载下一个，最多30个并发。

HTTP/2在一个连接里用不同流去下载多个文件解决了这个问题。但当丢包了，还是会阻塞后面已经到了的数据的处理，因为TCP层不理解这是不同流的数据，不会说这个流的丢了，就只阻塞这个流的，其他流的可以给上层处理，会全部阻塞。

QUIC区分了不同流，所以就可以只阻塞丢包的流。

引入了connection ID

Wi-Fi切4G这种切换了网络，但接收者的ip和端口没变的情况，可以复用连接，不需要重新握手，因为还是往同一个ip和端口发数据。ip确定机器，端口确定网络程序（如果有nat，那就是端口确定子网的机器+网络程序）。虽然发送者变了，但connection id没变，对接收者来说，那可以理解为还是同一个发送者，该连接还能用（连接并不是说真的有那么一条管道，只是有了握手和挥手，真的有个接收者，且接收者肯接受数据。）。但在TCP，因为没有标记区分开来，所以只能用发送者ip，那连接就不能用了，因为发送者ip肯定变了。

除了切网络，如果有NAT重绑定，端口也会变，连接也会失效。

为了防止黑客、窃听者定位一个用户（比如你在图书馆连Wi-Fi搜了一本漫画书，黑客发现这里有个二次元，然后你切4G了，黑客发现还是那个id，一看你ip，原来就是你这台手机？），QUIC在新的网络里用一个新的connection ID，那ID还是变了？是的，但client和server会提前加密协商好，比如id为a、b、c的其实都是同一个连接X，这样切网络时就从a换b。

分帧

不像TCP，一堆数据就是一个TCP包，QUIC会分为ACK帧、新CID帧、数据流帧。

这样以后QUIC拓展也方便，加一种新的帧就可以了。

分帧也是分流的基础，每个QUIC帧都带上一个CID，区分不同的流。

小结

这样看来，QUIC需要在有丢包、切网络的情景下才能打赢TCP，不然在稳定的网络，反而因为每个帧都加密，可能更慢？

总结

所以HTTP/3就是替换了TCP？