Quic协议(一)------HTTP3基础之QUIC协议介绍

简述

快速UDP网络连接 ( Quick UDP Internet Connections),基于UDP的多路复用安全传输协议。是由 Google 提出的实验性网络传输协议 ,位于 OSI 模型传输层。 QUIC 旨在解决 TCP 协议的缺陷,并最终替代 TCP 协议, 以减少数据传输,降低连接建立延迟时间,加快网页传输速度。

简单来说QUIC就是UDP之上的快速握手+TLS+HTTP/2(流)

主要特点

  • 多流控制设计;

  • 低等待延迟;

  • 加密性能更优;

  • 前向纠错;

  • 连接保持;

0-RTT

说到QUIC,就不得不提0-RTT,QUIC的设置之初,就是为了减少http请求过程中握手的消耗。传统的http基于tcp协议,每次创建连接,都需要进行三次握手。对于很多短连接场景,这样的握手延迟影响很大,且无法消除。

stream

应用程序协议通过流(按字节顺序排列)在QUIC连接上交换信息。可以创建两种类型的流:

  • 双向流,允许两个端点发送数据;

  • 单向流,允许单个端点发送数据。基于信任的方案可以用于限制流的创建并限制可以发送的数据量。

拥塞控制

TCP 的拥塞控制实际上包含了四个算法:慢启动,拥塞避免,快速重传,快速恢复 。

相比于TCP,QUIC 协议当前默认使用了 TCP 协议的 Cubic 拥塞控制算法 [6],同时也支持 CubicBytes, Reno, RenoBytes, BBR, PCC 等拥塞控制算法。

从拥塞算法本身来看,QUIC 只是按照 TCP 协议重新实现了一遍,关于改进我们后面详细深入了解。

安全性

QUIC默认支持TLS1.3版本,相比于TCP来说,TCP 协议头部没有经过任何加密和认证,所以在传输过程中很容易被中间网络设备篡改,注入和窃听。比如修改序列号、滑动窗口。这些行为有可能是出于性能优化,也有可能是主动攻击。

QUIC 的 packet 可以说是武装到了牙齿。除了个别报文比如 PUBLIC_RESET 和 CHLO,所有报文头部都是经过认证的,报文 Body 都是经过加密的。这样只要对 QUIC 报文任何修改,接收端都能够及时发现,有效地降低了安全风险。

应用场景

HTTP3
5分钟看懂HTTP3-InfoQ

SDK和支持

C/C++

Name Version Roles Handshake GitHub
Microsoft's MsQuic draft-29/v1 client, server TLS 1.3 RFC https://github.com/microsoft/msquic
Facebook's mvfst draft-29 library, client, server TLS 1.3 https://github.com/facebookincu

Rust

Name Version Roles Handshake GitHub
Cloudflare's quiche draft-27, draft-28, draft-29 library, client, server TLSv1.3 (RFC8446) https://github.com/cloudflare/quiche
Mozilla/Firefox's Neqo draft-27 through version 1 library, client, server TLS 1.3 https://github.com/mozilla/neqo
Quinn draft-28 library, client, server TLS 1.3 https://github.com/djc/quinn

Go

Name Version Roles Handshake GitHub
quic-go always the current draft library, client, server TLS 1.3 RFC https://github.com/lucas-clemente/quic-go

参考:RFC 9000: QUIC: A UDP-Based Multiplexed and Secure Transport (rfc-editor.org)

QUIC 开源实现列表(持续更新) - 知乎 (zhihu.com)

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