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多少网站用了quic

发布时间: 2023-01-23 02:46:02

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㈢ quic 协议分析

HTTP 3 ,它来了,QUIC(quick udp internet connection “快速 UDP 互联网连接”)正如其名一样,它就是快。其正在标准化为新一代的互联网传输协议。是由google提出的使用udp进行多路并发的传输协议。

QUIC解决了什么问题呢?从上世纪90年代至今,互联网一直按照一成不变的模式发展着。使用ipv4进行路由,使用tcp进行连接层面的拥塞控制,并保证其传输的可靠性,使用tls层进行安全加密和身份验证,使用http进行应用的数据传输。
这么多年的发展,这些协议只是小部分或者细节上有了改变,tcp提出了几个新的拥塞控制算法,tls改变了加密方式,http层进化出了h2。但是互联网发展至今,网络传输的内容越来越大,用户对传输的时延,带宽提出越来越大的要求。
tcp虽然也在拥塞控制上提出了一些优秀的拥塞控制算法,如BBR但是限制于其对操作系统内核版本的要求,tcp 的 TFO,windows操作系统又支持不好等。导致想要切换成更高效的协议成本巨大。
这里列出几个主要的矛盾。
1、协议历史悠久导致中间设备僵化。
2、依赖于操作系统的实现导致协议本身僵化。
3、建立连接的握手延迟大。
4、队头阻塞。

QUIC孕育而生,其抛开了TCP直接采用UDP,如一些拥塞算法,可靠性保证机制,不再依赖操作系统内核,而是可以自定义。
Quic 相比现在广泛应用的 http2+tcp+tls 协议有如下优势:
1、减少了 TCP 三次握手及 TLS 握手时间。
2、改进的拥塞控制。
3、避免队头阻塞的多路复用。
4、连接迁移。
5、前向冗余纠错。

有些防火墙只允许通过 80 和 443,不放通其他端口。NAT 网关在转换网络地址时重写传输层的头部,有可能导致双方无法使用新的传输格式。因为通信协议栈都是固化到操作系统中的,只能通过内核参数进行调整,但是这样的调整极其有限,如果想要新加协议,只能重新编译内核。而现实是,可能还有一些Centos5 还作为某些古董公司的线上服务器。另外,windows xp 可能还是某些事业单位的办公电脑上装的操作系统,尽管xp的时代已经过去20年了。另外TCP Fast Open 也在2013年就提出了,但是windows操作系统也有些不支持。

知道一个首次https网站的访问都要有哪些步骤吗?dns解析需要1个RTT,TCP三次握手,HTTP 302 跳转 HTTPS又需要RTT,TCP重新握手。TLS握手再消耗2个。解析CA的DNS(因为浏览器获取到证书后,有可能需要发起 OCSP 或者 CRL 请求,查询证书状态)再对CA进行TCP握手,OCSP响应。密钥协商又是RTT。当然这种情况是最极端的,大部分情况下不是所有流程都需要走一遍的。(参考 大型网站的 HTTPS 实践(二)-- HTTPS 对性能的影响 )

基于以上的原因,QUIC选择了UDP。没有了三次握手,在应用层面完成了传输的可靠性,拥塞控制还有TLS的安全性。只要应用软件的客户端和服务端支持就行,绕开了操作系统内核版本这个硬骨头。

在HTTPS over TCP+TLS的时代。HTTPS需要3个RTT,在session 复用的情况下是2个RTT。而QUIC做到了1RTT和会话复用的0RTT。
QUIC的TLS只能使用TLS1.3,这就可以做到PSK的0RTT。

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。其中TCP中拥塞控制是被编译进内核中的,如果想要更改就需要改变内核参数,但是想要对已有的拥塞控制算法进行更改就需要重新编译内核,Linux 4.9 中引入了基于时延的拥塞控制算法 BBR,这打破了以往是靠丢包驱动的拥塞控制算法,但是想要在TCP中使用,就必须升级内核至4.9以上。
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。

QUIC和TCP的对比

其中α 从 0到 1(RFC 推荐 0.9),越大越平滑

如 UBOUND为1分钟,LBOUND为 1 秒钟, β从 1.3 到 2 之间

对于QUIC

参考: 科普:QUIC协议原理分析 罗成

㈣ Google翻译能用吗QUIC是什么

在Google新版的Chrome浏览器中,支持QUIC协议,在 Chrome 浏览器中打开“实验性功能”页面(chrome://flags/),启用“实验性 QUIC 协议”和“经由实验性 QUIC 协议发出的 HTTPS 请求”,重启浏览器后可以正常登陆 Google 相关服务(被DNS污染的除外)。对于被DNS污染的Google服务,还需要设置Hosts的IP,然后通过HTTPS才能访问。

如何看待谷歌 Google 打算用 QUIC 协议替代 TCP/UDP

预计对国内域名持有人、国内注册商影响有限。 对于域名持有人(或将成为域名持有人)的中小企业或个人,图便宜或不想受“监管”的,现在可能是在 Godaddy,有了 Google Domains 只是多了一个选择;对于在国内注册的正规中小企业,应该仍会在国内注册(如果想在国外可能早就去Godaddy了) 而对于国内注册商来说,Google Domains的影响也有限,一是其提供的服务对国内用户来讲并无差异化,二是google的网站访问不便,三是本土化服务差。

㈥ http3/quic环境搭建

1,确保系统为centos,yum在线安装nginx-quic命令如下

2,配置nginx.conf

重启nginx-quic

3,用chrome浏览器访问 https://quictest.net
需要chrome浏览器添加quic支持及白名单
/Applications/Google\ Chrome.app/Contents/MacOS/Google\ Chrome --no-proxy-server --enable-quic --quic-host-whitelist="quictest.net" --origin-to-force-quic-on=quictest.net:443
设置完即可通过chrome访问quic部署的网站

4,http3/quic测试网站
https://www.http3check.net/

㈦ 详解基于UDP的低延时网络传输层协议——QUIC

Quic 全称 quick udp internet connection [1],“快速 UDP 互联网连接”,(和英文 quick 谐音,简称“快”)是由 Google 提出的使用 udp 进行多路并发传输的协议。

Quic 相比现在广泛应用的 http2+tcp+tls 协议有如下优势 [2]:

减少了 TCP 三次握手及 TLS 握手时间;

改进的拥塞控制;

避免队头阻塞的多路复用;

连接迁移;

前向冗余纠错。

从上个世纪 90 年代互联网开始兴起一直到现在,大部分的互联网流量传输只使用了几个网络协议。使用 IPv4 进行路由,使用 TCP 进行连接层面的流量控制,使用 SSL/TLS 协议实现传输安全,使用 DNS 进行域名解析,使用 HTTP 进行应用数据的传输。

而且近三十年来,这几个协议的发展都非常缓慢。TCP 主要是拥塞控制算法的改进,SSL/TLS 基本上停留在原地,几个小版本的改动主要是密码套件的升级,TLS1.3[3] 是一个飞跃式的变化,但截止到今天,还没有正式发布。IPv4 虽然有一个大的进步,实现了 IPv6,DNS 也增加了一个安全的 DNSSEC,但和 IPv6 一样,部署进度较慢。

随着移动互联网快速发展以及物联网的逐步兴起,网络交互的场景越来越丰富,网络传输的内容也越来越庞大,用户对网络传输效率和 WEB 响应速度的要求也越来越高。

一方面是历史悠久使用广泛的古老协议,另外一方面用户的使用场景对传输性能的要求又越来越高。

如下几个由来已久的问题和矛盾就变得越来越突出:

协议历史悠久导致中间设备僵化;

依赖于操作系统的实现导致协议本身僵化;

建立连接的握手延迟大;

队头阻塞。

可能是 TCP 协议使用得太久,也非常可靠。所以我们很多中间设备,包括防火墙、NAT 网关,整流器等出现了一些约定俗成的动作。

比如有些防火墙只允许通过 80 和 443,不放通其他端口。NAT 网关在转换网络地址时重写传输层的头部,有可能导致双方无法使用新的传输格式。整流器和中间代理有时候出于安全的需要,会删除一些它们不认识的选项字段。

TCP 协议本来是支持端口、选项及特性的增加和修改。但是由于 TCP 协议和知名端口及选项使用的历史太悠久,中间设备已经依赖于这些潜规则,所以对这些内容的修改很容易遭到中间环节的干扰而失败。

而这些干扰,也导致很多在 TCP 协议上的优化变得小心谨慎,步履维艰。

TCP 是由操作系统在内核西方栈层面实现的,应用程序只能使用,不能直接修改。虽然应用程序的更新迭代非常快速和简单。但是 TCP 的迭代却非常缓慢,原因就是操作系统升级很麻烦。

现在移动终端更加流行,但是移动端部分用户的操作系统升级依然可能滞后数年时间。PC 端的系统升级滞后得更加严重,windows xp 现在还有大量用户在使用,尽管它已经存在快 20 年。

服务端系统不依赖用户升级,但是由于操作系统升级涉及到底层软件和运行库的更新,所以也比较保守和缓慢。

这也就意味着即使 TCP 有比较好的特性更新,也很难快速推广。比如 TCP Fast Open。它虽然 2013 年就被提出了,但是 Windows 很多系统版本依然不支持它。 即时通讯聊天软件开发可以咨询蔚可云。

不管是 HTTP1.0/1.1 还是 HTTPS,HTTP2,都使用了 TCP 进行传输。HTTPS 和 HTTP2 还需要使用 TLS 协议来进行安全传输。

这就出现了两个握手延迟:

1)TCP 三次握手导致的 TCP 连接建立的延迟;

2)TLS 完全握手需要至少 2 个 RTT 才能建立,简化握手需要 1 个 RTT 的握手延迟。

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。

队头阻塞主要是 TCP 协议的可靠性机制引入的。TCP 使用序列号来标识数据的顺序,数据必须按照顺序处理,如果前面的数据丢失,后面的数据就算到达了也不会通知应用层来处理。

另外 TLS 协议层面也有一个队头阻塞,因为 TLS 协议都是按照 record 来处理数据的,如果一个 record 中丢失了数据,也会导致整个 record 无法正确处理。

概括来讲,TCP 和 TLS1.2 之前的协议存在着结构性的问题,如果继续在现有的 TCP、TLS 协议之上实现一个全新的应用层协议,依赖于操作系统、中间设备还有用户的支持。部署成本非常高,阻力非常大。

所以 QUIC 协议选择了 UDP,因为 UDP 本身没有连接的概念,不需要三次握手,优化了连接建立的握手延迟,同时在应用程序层面实现了 TCP 的可靠性,TLS 的安全性和 HTTP2 的并发性,只需要用户端和服务端的应用程序支持 QUIC 协议,完全避开了操作系统和中间设备的限制。

0RTT 建连可以说是 QUIC 相比 HTTP2 最大的性能优势。那什么是 0RTT 建连呢?

这里面有两层含义:

传输层 0RTT 就能建立连接;

加密层 0RTT 就能建立加密连接。

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 [22]。

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,那么 QUIC 协议到底改进在哪些方面呢?主要有如下几点。

【可插拔】:

什么叫可插拔呢?就是能够非常灵活地生效,变更和停止。体现在如下方面:

1)应用程序层面就能实现不同的拥塞控制算法,不需要操作系统,不需要内核支持。这是一个飞跃,因为传统的 TCP

拥塞控制,必须要端到端的网络协议栈支持,才能实现控制效果。而内核和操作系统的部署成本非常高,升级周期很长,这在产品快速迭代,网络爆炸式增长的今天,显然有点满足不了需求;

2)即使是单个应用程序的不同连接也能支持配置不同的拥塞控制。就算是一台服务器,接入的用户网络环境也千差万别,结合大数据及人工智能处理,我们能为各个用户提供不同的但又更加精准更加有效的拥塞控制。比如 BBR 适合,Cubic 适合;

3)应用程序不需要停机和升级就能实现拥塞控制的变更,我们在服务端只需要修改一下配置,reload 一下,完全不需要停止服务就能实现拥塞控制的切换。

STGW 在配置层面进行了优化,我们可以针对不同业务,不同网络制式,甚至不同的 RTT,使用不同的拥塞控制算法。

【单调递增的 Packet Number】:

TCP 为了保证可靠性,使用了基于字节序号的 Sequence Number 及 Ack 来确认消息的有序到达。

QUIC 同样是一个可靠的协议,它使用 Packet Number 代替了 TCP 的 sequence number,并且每个 Packet Number 都严格递增,也就是说就算 Packet N 丢失了,重传的 Packet N 的 Packet Number 已经不是 N,而是一个比 N 大的值。而 TCP 呢,重传 segment 的 sequence number 和原始的 segment 的 Sequence Number 保持不变,也正是由于这个特性,引入了 Tcp 重传的歧义问题。

QUIC 的流量控制 [22] 类似 HTTP2,即在 Connection 和 Stream 级别提供了两种流量控制。为什么需要两类流量控制呢?主要是因为 QUIC 支持多路复用。

Stream 可以认为就是一条 HTTP 请求。

Connection 可以类比一条 TCP 连接。多路复用意味着在一条 Connetion 上会同时存在多条 Stream。既需要对单个 Stream 进行控制,又需要针对所有 Stream 进行总体控制。

QUIC 实现流量控制的原理比较简单:

通过 window_update 帧告诉对端自己可以接收的字节数,这样发送方就不会发送超过这个数量的数据。

通过 BlockFrame 告诉对端由于流量控制被阻塞了,无法发送数据。

QUIC 的流量控制和 TCP 有点区别,TCP 为了保证可靠性,窗口左边沿向右滑动时的长度取决于已经确认的字节数。如果中间出现丢包,就算接收到了更大序号的 Segment,窗口也无法超过这个序列号。

但 QUIC 不同,就算此前有些 packet 没有接收到,它的滑动只取决于接收到的最大偏移字节数。

QUIC 的多路复用和 HTTP2 类似。在一条 QUIC 连接上可以并发发送多个 HTTP 请求 (stream)。但是 QUIC 的多路复用相比 HTTP2 有一个很大的优势。

QUIC 一个连接上的多个 stream 之间没有依赖。这样假如 stream2 丢了一个 udp packet,也只会影响 stream2 的处理。不会影响 stream2 之前及之后的 stream 的处理。

这也就在很大程度上缓解甚至消除了队头阻塞的影响。

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