HTTP 是应用层协议,应用层产生的数据会通过传输层协议作为载体来传输到互联网上的其他主机中,而其中的载体就是 TCP 协议,这是 HTTP 2 之前的主流模式。
HTTP 协议在传输层是使用了 TCP 进行报文传输,而且 HTTPS 、HTTP/2.0 还采用了 TLS 协议进行加密,这样就会导致三次握手的连接延迟:即 TCP 三次握手(一次)和 TLS 握手(两次)
随着 TCP 协议的缺点不断暴露出来,新一代的 HTTP 协议 - HTTP 3.0 毅然决然切断了和 TCP 的联系,转而拥抱了 UDP 协议,这么说不太准确,其实 HTTP 3.0 其实是拥抱了 QUIC 协议,而 QUIC 协议是建立在 UDP 协议基础上的。
HTTP 3.0 于 2022 年 6 月 6 日正式发布,IETF 把 HTTP 3.0 标准制定在了 RFC 9114 中,HTTP 3.0 其实相较于 HTTP 2.0 要比 HTTP 2.0 相较于 HTTP 1.1 的变化来说小很多,最大的提升就在于效率,替换 TCP 协议为 UDP 协议,HTTP 3.0 具有更低的延迟,它的效率甚至要比 HTTP 1.1 快 3 倍以上。
TCP 的主要作用是以正确的顺序将整个字节流从一个端点传输到另一个端点,但是当流中的某些数据包丢失时,TCP 需要重新发送这些丢失的数据包,等到丢失的数据包到达对应端点时才能够被 HTTP 处理,这被称为 TCP 队头阻塞问题。
那么可能就会有人考虑到去修改 TCP 协议,其实这已经是一件不可能完成的任务了。因为 TCP 存在的时间实在太长,已经充斥在各种设备中,并且这个协议是由操作系统实现的,更新起来不大现实。
基于这个原因,Google 就更起炉灶搞了一个基于 UDP 协议的 QUIC 协议,并且使用在了 HTTP/3 上,HTTP/3 之前名为 HTTP-over-QUIC,从这个名字中我们也可以发现,HTTP/3 最大的改造就是使用了 QUIC。
相比之下,QUIC 的握手连接更快,因为它使用了 UDP 作为传输层协议,这样能够减少三次握手的时间延迟。而且 QUIC 的加密协议采用了 TLS 协议的最新版本 _TLS 1.3_,相对之前的 _TLS 1.1-1.2_,TLS1.3 允许客户端无需等待 TLS 握手完成就开始发送应用程序数据的操作,可以支持1 RTT 和 0 RTT,从而达到快速建立连接的效果。
我们上面还说过,HTTP/2.0 虽然解决了队头阻塞问题,但是其建立的连接还是基于 TCP,无法解决请求阻塞问题。
而 UDP 本身没有建立连接这个概念,并且 QUIC 使用的 stream 之间是相互隔离的,不会阻塞其他 stream 数据的处理,所以使用 UDP 并不会造成队头阻塞。
在 TCP 中,TCP 为了保证数据的可靠性,使用了序号+确认号机制来实现,一旦带有 synchronize sequence number 的包发送到服务器,服务器都会在一定时间内进行响应,如果过了这段时间没有响应,客户端就会重传这个包,直到服务器收到数据包并作出响应为止。