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一文了解HTTP3.0比HTTP2.0強在哪里

2022-10-24 10:17:19| 來源:網(wǎng)絡(luò)| | 0

  首先,我們先來介紹一下HTTP2.0傳輸協(xié)議,HTTP2.0傳輸協(xié)議通過二進制傳輸、多路復用、Header壓縮、Server Push等特性大大地提升了HTTP1.x的性能,但是由于HTTP2.0傳輸協(xié)議是基于TCP協(xié)議實現(xiàn)的,TCP本身特性導致其必然存在一定的瓶頸及缺陷。

  HTTP2.0缺陷:

 ?、貶ead-Of-Line Blocking(隊頭阻塞):HTTP2.0傳輸協(xié)議多個請求都是在一個TCP連接中進行的,如果TCP傳輸時出現(xiàn)丟包,那么整個TCP就要等待重傳,這樣就會導致該TCP連接中的所有請求被阻塞。舉個例子,見下圖:

  

隊頭阻塞


  

  從上圖可以看到發(fā)送端一共發(fā)送了四包packet,其中packet 3在網(wǎng)絡(luò)層丟失了,即使packet4被接收方的內(nèi)核接收到,但因為在內(nèi)核中其數(shù)據(jù)并不是連續(xù)的,導致接收端的應(yīng)用層無法讀取,只有等到packet3重傳后,應(yīng)用層才可以從內(nèi)核中讀取數(shù)據(jù)。

  ②TCP和TLS握手時延:

  TCP協(xié)議需要通過三次握手來建立TCP連接確保通信的可靠性(1.5個RTT),TLS_V1.2協(xié)議會在TCP協(xié)議之上通過四次握手建立TSL連接保證通信的安全性(2個RTT),HTTP協(xié)議會在TCP與TLS上發(fā)送請求并接收響應(yīng)(1個RTT)。

  這意味著,假如我們想要訪問美國的服務(wù)器,RTT約為250ms時,那么此時HTTPS請求的耗時大概要為1s左右,這就比較高了。

 ?、圻B接遷移需要重新連接:

  一個TCP連接是由源IP地址、源端口、目標IP地址以及目標端口來確定的。這表示如果端口或者IP地址發(fā)生變動,就需要重新讓TCP和TLS進行連接。這不適于設(shè)備切換網(wǎng)絡(luò)的場景。

  上面這三個問題其實都是TCP協(xié)議固有的問題,無論HTTP/2應(yīng)用層怎樣進行設(shè)計,都改變不了這些缺陷,要想解決其根本,就需要將傳輸層協(xié)議TCP更換為UDP,而HTTP 3.0就是這樣做的!

  

HTTP 3.0


  

  我們知道UDP是一種簡單、不可靠的傳輸協(xié)議。當然HTTP 3.0也不僅僅只是將傳輸協(xié)議由TCP替換為UDP,它還基于UDP在應(yīng)用層實現(xiàn)一個叫做QUIC的協(xié)議,這個協(xié)議具有與TCP類似的連接管理、擁塞控制等特性,可以將UDP變得“可靠”。

  下面介紹QUIC協(xié)議的優(yōu)點:

 ?、贌o隊頭阻塞:

  QUIC使用的傳輸協(xié)議是UDP,其不關(guān)心數(shù)據(jù)包的順序或者數(shù)據(jù)包丟失,但是QUIC會保證數(shù)據(jù)包的可靠性,每個數(shù)據(jù)包都會有一個唯一標識,當某個stream的一個數(shù)據(jù)包丟失。這個stream的其他數(shù)據(jù)包即使到達了HTTP,也不會被讀取,直到QUIC重傳丟失的數(shù)據(jù)。

  與HTTP/2不同的是其他stream不會因此受到影響。

 ?、谶B接建立更快:

  QUIC內(nèi)部包含了TLS_V1.3,它在數(shù)據(jù)幀中會攜帶TLS里的信息。并且QUIC不需要像HTTP/2通過TCP+TLS握手,它的握手過程僅需要1RTT,握手的目的在于確認雙方的連接ID。因此QUIC僅需一個RTT就可以同時完成連接建立與加密密鑰。甚至它在第二次連接時,應(yīng)用數(shù)據(jù)包可以與QUIC握手信息一并發(fā)送,達到0-RTT的效果。

 ?、壑С诌B接遷移:

  QUIC協(xié)議沒有用IP地址和端口來確定連接,而是通過連接ID來標記通信兩端,即使設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)發(fā)生變化后,導致IP地址變化,只要仍保有上下文信息(例如連接ID、TLS信息),就可以無縫復用原連接。

  HTTP 3.0 利用QUIC作為底層支撐協(xié)議,其融合UDP協(xié)議的速度、性能與TCP的安全可靠,解決了HTTP 2.0中引入的一些缺點,優(yōu)化了互聯(lián)網(wǎng)的傳輸體驗。相信在未來HTTP 3.0的時代將會到來!


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