10、HTTP/3有了解过吗?【中高频】

  • HTTP/2 虽然具有多个流并发传输的能力,但是传输层是 TCP 协议,依然存在缺陷:

    • 队头阻塞 ,HTTP/2 是基于 TCP 协议来传输数据的,TCP 是字节流协议,TCP 层必须保证收到的字节数据是完整、连续的当「前 1 个字节数据」没有到达时,后收到的字节数据只能存放在内核缓冲区里,只有等到这 1 个字节数据到达时,这些数据才会作为一个整体发送给应用层,这就是 HTTP/2 队头阻塞问题。

    • TCP 和 TLS 握手时延,TCP 三次握手和 TLS 四次握手,共有 3-RTT 的时延;

    • 连接迁移需要重新连接。我们是基于四元组(源 IP、源端口、目的 IP、目的端口)来确认一条 TCP 连接的,那么网络环境变化后,就会导致 IP 地址或端口变化,于是 TCP 只能断开连接,然后在新的网络环境中重新建立连接,造成了时间成本

  • 为了解决TCP的问题,HTTP/3 就在传输层 改用 UDP,并基于 UDP 在「应用层」实现了 QUIC 协议,来保证数据的可靠传输。

    QUIC 协议的特点:

    • 无队头阻塞:QUIC 连接上的多个 Stream 之间是分离的,互相独立的,QUIC 能够正确区分。某个流发生丢包了,只会影响该流,其他流不受影响;

      • 对于HTTP/2,如果一个B丢失了,那么之后到来的A和C都不能正确接收了,只有等这个缺失的B到来后,才会将ABC统一发给HTTP层
      • 对于HTTP/3,如果一个B丢失了,QUIC会正常接收之后的A和C,并把它们交给HTTP/3层,无需等待这个缺失的B到来
    • 建立连接速度快,因为 QUIC 内部包含 TLS 1.3,建立连接和密钥协商只需要1个RTT。当HTTP/3 第二次连接时,有效负载数据与第一个数据包一起发送,可以做到 0-RTT


    • 连接迁移 :QUIC 协议 没有使用四元组,而是使用 连接 ID 来标记通信的两端 ,客户端和服务器可以各自选择一组 ID 来标记自己,因此即使移动设备的 IP 地址变化了,只要仍保有上下文信息(比如连接 ID、TLS 密钥等),就可以复用原连接,不再需要重新建立连接

  • 帧格式变化:

    HTTP/3 同 HTTP/2 一样采用二进制帧的结构,不同的地方在于 HTTP/2 的二进制帧里需要定义 Stream,而 HTTP/3 自身不需要再定义 Stream,直接使用 QUIC 里的 Stream ,所以HTTP/3 的帧格式就非常简单

  • 头部压缩算法:

    HTTP/3 在头部压缩算法这一方面也做了升级,升级成了 QPACK。 QPACK 也采用了静态表、动态表及 Huffman 编码。

    • 对于静态表的变化,HTTP/2 中的 HPACK 的静态表只有 61 项,而 HTTP/3 中的 QPACK 的静态表扩大到 91 项。
    • 对于动态表的变化,当编码方的更新动态表的请求出现丢包的时候,解码方动态表就不能及时更新,从而无法正确解码下一个报文。而QPACK专门设置了两个单向流,一条用于编码方 向 解码方 发送请求,另一条用于 解码方 发送更新完成的响应。在收到响应之后,编码方才会发送下一个报文。这样就保证在下一次请求发送之前,解码方的动态表已经完成了更新。
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