看本篇文章之前应先去看我的图解HTTP的博客

2024.10.19

提纲

HTTP基本概念

HTTP 是超文本传输协议,也就是HyperText Transfer Protocol。

HTTP 的名字「超文本协议传输」,它可以拆成三个部分:

  • 超文本
  • 传输
  • 协议

三个部分

  1. 协议

    HTTP 是一个用在计算机世界里的协议。它使用计算机能够理解的语言确立了一种计算机之间交流通信的规范(两个以上的参与者),以及相关的各种控制和错误处理方式(行为约定和规范)。

  2. 传输

    HTTP 协议是一个双向协议

    在上网冲浪时,浏览器是请求方 A,百度网站就是应答方 B。双方约定用 HTTP 协议来通信,于是浏览器把请求数据发送给网站,网站再把一些数据返回给浏览器,最后由浏览器渲染在屏幕,就可以看到图片、视频了。

    HTTP 是一个在计算机世界里专门用来在两点之间传输数据的约定和规范。

  3. 超文本

    HTTP 传输的内容是「超文本」。

    「超文本」,它就是超越了普通文本的文本,它是文字、图片、视频等的混合体,最关键有超链接,能从一个超文本跳转到另外一个超文本。

    HTML 就是最常见的超文本了,它本身只是纯文字文件,但内部用很多标签定义了图片、视频等的链接,再经过浏览器的解释,呈现给我们的就是一个文字、有画面的网页了。

HTTP 是一个在计算机世界里专门在「两点」之间「传输」文字、图片、音频、视频等「超文本」数据的「约定和规范」。

HTTP 常见的状态码有哪些?

 五大类 HTTP 状态码

1xx 类状态码属于提示信息,是协议处理中的一种中间状态,实际用到的比较少。

2xx 类状态码表示服务器成功处理了客户端的请求,也是我们最愿意看到的状态。

  • 200 OK」是最常见的成功状态码,表示一切正常。如果是非 HEAD 请求,服务器返回的响应头都会有 body 数据。
  • 204 No Content」也是常见的成功状态码,与 200 OK 基本相同,但响应头没有 body 数据。
  • 206 Partial Content」是应用于 HTTP 分块下载或断点续传,表示响应返回的 body 数据并不是资源的全部,而是其中的一部分,也是服务器处理成功的状态。

3xx 类状态码表示客户端请求的资源发生了变动,需要客户端用新的 URL 重新发送请求获取资源,也就是重定向

  • 301 Moved Permanently」表示永久重定向,说明请求的资源已经不存在了,需改用新的 URL 再次访问。
  • 302 Found」表示临时重定向,说明请求的资源还在,但暂时需要用另一个 URL 来访问。

301 和 302 都会在响应头里使用字段 Location,指明后续要跳转的 URL,浏览器会自动重定向新的 URL。

  • 304 Not Modified」不具有跳转的含义,表示资源未修改,重定向已存在的缓冲文件,也称缓存重定向,也就是告诉客户端可以继续使用缓存资源,用于缓存控制。

4xx 类状态码表示客户端发送的报文有误,服务器无法处理,也就是错误码的含义。

  • 400 Bad Request」表示客户端请求的报文有错误,但只是个笼统的错误。
  • 403 Forbidden」表示服务器禁止访问资源,并不是客户端的请求出错。
  • 404 Not Found」表示请求的资源在服务器上不存在或未找到,所以无法提供给客户端。

5xx 类状态码表示客户端请求报文正确,但是服务器处理时内部发生了错误,属于服务器端的错误码。

  • 500 Internal Server Error」与 400 类型,是个笼统通用的错误码,服务器发生了什么错误,我们并不知道。

  • 501 Not Implemented」表示客户端请求的功能还不支持,类似“即将开业,敬请期待”的意思。

  • 502 Bad Gateway」通常是服务器作为网关或代理时返回的错误码,表示服务器自身工作正常,访问后端服务器发生了错误。

  • 503 Service Unavailable」表示服务器当前很忙,暂时

  • 无法响应客户端,类似“网络服务正忙,请稍后重试”的意思。

HTTP 常见字段有哪些?

  1. Host 字段

    客户端发送请求时,用来指定服务器的域名。

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    Host: www.A.com

    有了 Host 字段,就可以将请求发往「同一台」服务器上的不同网站。

  2. Content-Length 字段

    服务器在返回数据时,会有 Content-Length 字段,表明本次回应的数据长度。

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    Content-Length: 1000

    如上面则是告诉浏览器,本次服务器回应的数据长度是 1000 个字节,后面的字节就属于下一个回应了。

    大家应该都知道 HTTP 是基于 TCP 传输协议进行通信的,而使用了 TCP 传输协议,就会存在一个“粘包”的问题,HTTP 协议通过设置回车符、换行符作为 HTTP header 的边界,通过 Content-Length 字段作为HTTP body 的边界,这两个方式都是为了解决“粘包”的问题

  3. Connection 字段

    Connection 字段最常用于客户端要求服务器使用「HTTP 长连接」机制,以便其他请求复用。

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    HTTP 长连接的特点是,只要任意一端没有明确提出断开连接,则保持 TCP 连接状态。

    HTTP 长连接

    HTTP/1.1 版本的默认连接都是长连接,但为了兼容老版本的 HTTP,需要指定 Connection 首部字段的值为 Keep-Alive

    Connection: Keep-Alive

    开启了 HTTP Keep-Alive 机制后, 连接就不会中断,而是保持连接。当客户端发送另一个请求时,它会使用同一个连接,一直持续到客户端或服务器端提出断开连接。

  4. Content-Type 字段

    Content-Type 字段用于服务器回应时,告诉客户端,本次数据是什么格式。

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    Content-Type: text/html; Charset=utf-8

    上面的类型表明,发送的是网页,而且编码是UTF-8。

    客户端请求的时候,可以使用 Accept 字段声明自己可以接受哪些数据格式。

    Accept: */*

    上面代码中,客户端声明自己可以接受任何格式的数据。

  5. Content-Encoding 字段

    Content-Encoding 字段说明数据的压缩方法。表示服务器返回的数据使用了什么压缩格式

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    Content-Encoding: gzip

    上面表示服务器返回的数据采用了 gzip 方式压缩,告知客户端需要用此方式解压。

    客户端在请求时,用 Accept-Encoding 字段说明自己可以接受哪些压缩方法。

    Accept-Encoding: gzip, deflate

2024.10.20

GET 与 POST

GET 和 POST 有什么区别

根据 RFC 规范,GET 的语义是从服务器获取指定的资源,这个资源可以是静态的文本、页面、图片视频等。GET 请求的参数位置一般是写在 URL 中,URL 规定只能支持 ASCII,所以 GET 请求的参数只允许 ASCII 字符 ,而且浏览器会对 URL 的长度有限制(HTTP协议本身对 URL长度并没有做任何规定)。

根据 RFC 规范,POST 的语义是根据请求负荷(报文body)对指定的资源做出处理,具体的处理方式视资源类型而不同。POST 请求携带数据的位置一般是写在报文 body 中,body 中的数据可以是任意格式的数据,只要客户端与服务端协商好即可,而且浏览器不会对 body 大小做限制。

GET 和 POST 方法都是安全和幂等的吗?

说明下安全和幂等的概念:

  • 在 HTTP 协议里,所谓的「安全」是指请求方法不会「破坏」服务器上的资源。
  • 所谓的「幂等」,意思是多次执行相同的操作,结果都是「相同」的。

从 RFC 规范定义的语义来看:

  • GET 方法就是安全且幂等的,因为它是「只读」操作,无论操作多少次,服务器上的数据都是安全的,且每次的结果都是相同的。所以,可以对 GET 请求的数据做缓存,这个缓存可以做到浏览器本身上(彻底避免浏览器发请求),也可以做到代理上(如nginx),而且在浏览器中 GET 请求可以保存为书签
  • POST 因为是「新增或提交数据」的操作,会修改服务器上的资源,所以是不安全的,且多次提交数据就会创建多个资源,所以不是幂等的。所以,浏览器一般不会缓存 POST 请求,也不能把 POST 请求保存为书签

小结:

GET 的语义是请求获取指定的资源。GET 方法是安全、幂等、可被缓存的。

POST 的语义是根据请求负荷(报文主体)对指定的资源做出处理,具体的处理方式视资源类型而不同。POST 不安全,不幂等,大部分实现)不可缓存。

上面是从 RFC 规范定义的语义来分析的。

但是实际过程中,开发者不一定会按照 RFC 规范定义的语义来实现 GET 和 POST 方法。比如:

  • 可以用 GET 方法实现新增或删除数据的请求,这样实现的 GET 方法自然就不是安全和幂等。
  • 可以用 POST 方法实现查询数据的请求,这样实现的 POST 方法自然就是安全和幂等。

2024.10.27

HTTP缓存技术

HTTP 缓存有两种实现方式,分别是强制缓存和协商缓存

强制缓存

强缓存指的是只要浏览器判断缓存没有过期,则直接使用浏览器的本地缓存,决定是否使用缓存的主动性在于浏览器这边。

强缓存是利用下面这两个 HTTP 响应头部字段实现的,它们都用来表示资源在客户端缓存的有效期:

  • Cache-Control, 是一个相对时间;
  • Expires,是一个绝对时间;

如果 HTTP 响应头部同时有 Cache-Control 和 Expires 字段的话,Cache-Control 的优先级高于 Expires

使用 Cache-Control 来实现强缓存。具体的实现流程如下:

  • 当浏览器第一次请求访问服务器资源时,服务器会在返回这个资源的同时,在 Response 头部加上 Cache-Control,Cache-Control 中设置了过期时间大小;
  • 浏览器再次请求访问服务器中的该资源时,会先通过请求资源的时间与 Cache-Control 中设置的过期时间大小,来计算出该资源是否过期,如果没有,则使用该缓存,否则重新请求服务器;
  • 服务器再次收到请求后,会再次更新 Response 头部的 Cache-Control。

协商缓存

请求的响应码是 304,这个是告诉浏览器可以使用本地缓存的资源,通常这种通过服务端告知客户端是否可以使用缓存的方式被称为协商缓存。

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协商缓存就是与服务端协商之后,通过协商结果来判断是否使用本地缓存

协商缓存可以基于两种头部来实现。

第一种:请求头部中的 If-Modified-Since 字段与响应头部中的 Last-Modified 字段实现,这两个字段的意思是:

  • 响应头部中的 Last-Modified:标示这个响应资源的最后修改时间;
  • 请求头部中的 If-Modified-Since:当资源过期了,发现响应头中具有 Last-Modified 声明,则再次发起请求的时候带上 Last-Modified 的时间,服务器收到请求后发现有 If-Modified-Since 则与被请求资源的最后修改时间进行对比(Last-Modified),如果最后修改时间较新(大),说明资源又被改过,则返回最新资源,HTTP 200 OK;如果最后修改时间较旧(小),说明资源无新修改,响应 HTTP 304 走缓存。

第二种:请求头部中的 If-None-Match 字段与响应头部中的 ETag 字段,这两个字段的意思是:

  • 响应头部中 Etag:唯一标识响应资源;
  • 请求头部中的 If-None-Match:当资源过期时,浏览器发现响应头里有 Etag,则再次向服务器发起请求时,会将请求头 If-None-Match 值设置为 Etag 的值。服务器收到请求后进行比对,如果资源没有变化返回 304,如果资源变化了返回 200。

第一种实现方式是基于时间实现的,第二种实现方式是基于一个唯一标识实现的,相对来说后者可以更加准确地判断文件内容是否被修改,避免由于时间篡改导致的不可靠问题。

注意,协商缓存这两个字段都需要配合强制缓存中 Cache-Control 字段来使用,只有在未能命中强制缓存的时候,才能发起带有协商缓存字段的请求

下图是强制缓存和协商缓存的工作流程:

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HTTP特性

HTTP/1.1的优点有哪些?

  1. 简单

HTTP 基本的报文格式就是 header + body,头部信息也是 key-value 简单文本的形式,易于理解,降低了学习和使用的门槛。

  1. 灵活和易于扩展

    HTTP 协议里的各类请求方法、URI/URL、状态码、头字段等每个组成要求都没有被固定死,都允许开发人员自定义和扩充

    同时 HTTP 由于是工作在应用层( OSI 第七层),则它下层可以随意变化,比如:

    • HTTPS 就是在 HTTP 与 TCP 层之间增加了 SSL/TLS 安全传输层;

    • HTTP/1.1 和 HTTP/2.0 传输协议使用的是 TCP 协议,而到了 HTTP/3.0 传输协议改用了 UDP 协议。

  2. 应用广泛和跨平台

HTTP/1.1 的缺点有哪些?

  1. 无状态双刃剑

    无状态的好处,因为服务器不会去记忆 HTTP 的状态,所以不需要额外的资源来记录状态信息,这能减轻服务器的负担,能够把更多的 CPU 和内存用来对外提供服务。

    无状态的坏处,既然服务器没有记忆能力,它在完成有关联性的操作时会非常麻烦。

    例如登录->添加购物车->下单->结算->支付,这系列操作都要知道用户的身份才行。但服务器不知道这些请求是有关联的,每次都要问一遍身份信息。

    对于无状态的问题,解法方案有很多种,其中比较简单的方式用 Cookie 技术。

    Cookie 通过在请求和响应报文中写入 Cookie 信息来控制客户端的状态。

    相当于,在客户端第一次请求后,服务器会下发一个装有客户信息的「小贴纸」,后续客户端请求服务器的时候,带上「小贴纸」,服务器就能认得了了

    Cookie 技术

  2. 明文传输双刃剑

    HTTP 的所有信息都暴露在了光天化日下,相当于信息裸奔。在传输的漫长的过程中,信息的内容都毫无隐私可言,很容易就能被窃取,如果里面有你的账号密码信息,那你号没了

  3. 不安全

    HTTP 比较严重的缺点就是不安全:

    • 通信使用明文(不加密),内容可能会被窃听。
    • 不验证通信方的身份,因此有可能遭遇伪装。
    • 无法证明报文的完整性,所以有可能已遭篡改。

HTTP 的安全问题,可以用 HTTPS 的方式解决,也就是通过引入 SSL/TLS 层,使得在安全上达到了极致。

HTTP/1.1 的性能如何?

HTTP 协议是基于 TCP/IP,并且使用了「请求 - 应答」的通信模式,所以性能的关键就在这两点里。

  1. 长连接

    早期 HTTP/1.0 性能上的一个很大的问题,那就是每发起一个请求,都要新建一次 TCP 连接(三次握手),而且是串行请求,做了无谓的 TCP 连接建立和断开,增加了通信开销。

    为了解决上述 TCP 连接问题,HTTP/1.1 提出了长连接的通信方式,也叫持久连接。这种方式的好处在于减少了 TCP 连接的重复建立和断开所造成的额外开销,减轻了服务器端的负载。

    持久连接的特点是,只要任意一端没有明确提出断开连接,则保持 TCP 连接状态。

    短连接与长连接

    如果某个 HTTP 长连接超过一定时间没有任何数据交互,服务端就会主动断开这个连接。

  2. 管道网络传输

    HTTP/1.1 采用了长连接的方式,这使得管道(pipeline)网络传输成为了可能。

    即可在同一个 TCP 连接里面,客户端可以发起多个请求,只要第一个请求发出去了,不必等其回来,就可以发第二个请求出去,可以减少整体的响应时间。

    但是服务器必须按照接收请求的顺序发送对这些管道化请求的响应

    如果服务端在处理 A 请求时耗时比较长,那么后续的请求的处理都会被阻塞住,这称为「队头堵塞」。

    所以,HTTP/1.1 管道解决了请求的队头阻塞,但是没有解决响应的队头阻塞

  3. 队头阻塞

    「请求 - 应答」的模式会造成 HTTP 的性能问题。

    因为当顺序发送的请求序列中的一个请求因为某种原因被阻塞时,在后面排队的所有请求也一同被阻塞了,会招致客户端一直请求不到数据,这也就是「队头阻塞」,好比上班的路上塞车。

    队头阻塞

HTTP与HTTPS

HTTP与HTTPS有哪些区别

  • HTTP 是超文本传输协议,信息是明文传输,存在安全风险的问题。

    HTTPS 则解决 HTTP 不安全的缺陷,在 TCP 和 HTTP 网络层之间加入了 SSL/TLS 安全协议,使得报文能够加密传输。

  • HTTP 连接建立相对简单, TCP 三次握手之后便可进行 HTTP 的报文传输。而 HTTPS 在 TCP 三次握手之后,还需进行 SSL/TLS 的握手过程,才可进入加密报文传输。

  • 两者的默认端口不一样,HTTP 默认端口号是 80,HTTPS 默认端口号是 443。

  • HTTPS 协议需要向 CA(证书权威机构)申请数字证书,来保证服务器的身份是可信的。

HTTPS 是如何建立连接的?其间交互了什么?

SSL/TLS 协议基本流程:

  • 客户端向服务器索要并验证服务器的公钥。
  • 双方协商生产「会话秘钥」。
  • 双方采用「会话秘钥」进行加密通信。

前两步也就是 SSL/TLS 的建立过程,也就是 TLS 握手阶段。

TLS 的「握手阶段」涉及四次通信,使用不同的密钥交换算法,TLS 握手流程也会不一样的,现在常用的密钥交换算法有两种:RSA 算法 ECDHE 算法

2024.11.2

HTTPS 一定安全可靠吗?

这个问题的场景是这样的:客户端通过浏览器向服务端发起 HTTPS 请求时,被「假基站」转发到了一个「中间人服务器」,于是客户端是和「中间人服务器」完成了 TLS 握手,然后这个「中间人服务器」再与真正的服务端完成 TLS 握手。

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从客户端的角度看,其实并不知道网络中存在中间人服务器这个角色。那么中间人就可以解开浏览器发起的 HTTPS 请求里的数据,也可以解开服务端响应给浏览器的 HTTPS 响应数据。相当于,中间人能够 “偷看” 浏览器与服务端之间的 HTTPS 请求和响应的数据。

但是要发生这种场景是有前提的,前提是用户点击接受了中间人服务器的证书。

中间人服务器与客户端在 TLS 握手过程中,实际上发送了自己伪造的证书给浏览器,而这个伪造的证书是能被浏览器(客户端)识别出是非法的,于是就会提醒用户该证书存在问题。

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如果用户执意点击「继续浏览此网站」,相当于用户接受了中间人伪造的证书,那么后续整个 HTTPS 通信都能被中间人监听了。

所以,这其实并不能说 HTTPS 不够安全,毕竟浏览器都已经提示证书有问题了。

另外,如果你的电脑中毒了,被恶意导入了中间人的根证书,那么在验证中间人的证书的时候,由于你操作系统信任了中间人的根证书,那么等同于中间人的证书是合法的,这种情况下,浏览器是不会弹出证书存在问题的风险提醒的。

所以,HTTPS 协议本身到目前为止还是没有任何漏洞的,即使你成功进行中间人攻击,本质上是利用了客户端的漏洞(用户点击继续访问或者被恶意导入伪造的根证书),并不是 HTTPS 不够安全

HTTP/1.1、HTTP/2、HTTP/3 演变

HTTP/1.1 相比 HTTP/1.0 提高了什么性能?

HTTP/1.1 相比 HTTP/1.0 性能上的改进:

  • 使用长连接的方式改善了 HTTP/1.0 短连接造成的性能开销。
  • 支持管道(pipeline)网络传输,只要第一个请求发出去了,不必等其回来,就可以发第二个请求出去,可以减少整体的响应时间。

但 HTTP/1.1 还是有性能瓶颈:

  • 请求 / 响应头部(Header)未经压缩就发送,首部信息越多延迟越大。只能压缩 Body 的部分;

  • 发送冗长的首部。每次互相发送相同的首部造成的浪费较多;

  • 服务器是按请求的顺序响应的,如果服务器响应慢,会招致客户端一直请求不到数据,也就是队头阻塞;

  • 没有请求优先级控制;

  • 请求只能从客户端开始,服务器只能被动响应。

HTTP/2 做了什么优化?

HTTP/2 协议是基于 HTTPS 的,所以 HTTP/2 的安全性也是有保障的。

那 HTTP/2 相比 HTTP/1.1 性能上的改进:

  • 头部压缩
  • 二进制格式
  • 并发传输
  • 服务器主动推送资源
  1. 头部压缩

    HTTP/2 会压缩头(Header)如果你同时发出多个请求,他们的头是一样的或是相似的,那么,协议会帮你消除重复的部分

    这就是所谓的 HPACK 算法:在客户端和服务器同时维护一张头信息表,所有字段都会存入这个表,生成一个索引号,以后就不发送同样字段了,只发送索引号,这样就提高速度了。

  2. 二进制格式

    HTTP/2 不再像 HTTP/1.1 里的纯文本形式的报文,而是全面采用了二进制格式,头信息和数据体都是二进制,并且统称为帧(frame):头信息帧(Headers Frame)和数据帧(Data Frame)

    那么收到报文后,无需再将明文的报文转成二进制,而是直接解析二进制报文,这增加了数据传输的效率

  3. 并发传输

    我们都知道 HTTP/1.1 的实现是基于请求-响应模型的。同一个连接中,HTTP 完成一个事务(请求与响应),才能处理下一个事务,也就是说在发出请求等待响应的过程中,是没办法做其他事情的,如果响应迟迟不来,那么后续的请求是无法发送的,也造成了队头阻塞的问题。

    而 HTTP/2 就很牛逼了,引出了 Stream 概念,多个 Stream 复用在一条 TCP连接。

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    针对不同的 HTTP 请求用独一无二的 Stream ID 来区分,接收端可以通过Stream ID 有序组装成 HTTP 消息,不同 Stream 的帧是可以乱序发送的,因此可以并发不同的 Stream ,也就是 HTTP/2 可以并行交错地发送请求和响应

  4. 服务器推送

    HTTP/2 还在一定程度上改善了传统的「请求 - 应答」工作模式,服务端不再是被动地响应,可以主动向客户端发送消息。

    客户端和服务器双方都可以建立 Stream, Stream ID 也是有区别的,客户端建立的 Stream 必须是奇数号,而服务器建立的 Stream 必须是偶数号。

HTTP/2 有什么缺陷?

HTTP/2 通过 Stream 的并发能力,解决了 HTTP/1 队头阻塞的问题,看似很完美了,但是 HTTP/2 还是存在“队头阻塞”的问题,只不过问题不是在 HTTP这一层面,而是在 TCP 这一层。

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且连续的,这样内核才会将缓冲区里的数据返回给HTTP 应用,那么当「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,HTTP/2 应用层才能从内核中拿到数据,这就是 HTTP/2 队头阻塞问题。

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HTTP/3 做了哪些优化?

前面我们知道了 HTTP/1.1 和 HTTP/2 都有队头阻塞的问题:

  • HTTP/1.1 中的管道( pipeline)虽然解决了请求的队头阻塞,但是没有解决响应的队头阻塞,因为服务端需要按顺序响应收到的请求,如果服务端处理某个请求消耗的时间比较长,那么只能等响应完这个请求后, 才能处理下一个请求,这属于 HTTP 层队头阻塞。
  • HTTP/2 虽然通过多个请求复用一个 TCP 连接解决了 HTTP 的队头阻塞 ,但是一旦发生丢包,就会阻塞住所有的 HTTP 请求,这属于 TCP 层队头阻塞。

HTTP/2 队头阻塞的问题是因为 TCP,所以 HTTP/3 把 HTTP 下层的 TCP 协议改成了 UDP!

HTTP/1 ~ HTTP/3

UDP 发送是不管顺序,也不管丢包的,所以不会出现像 HTTP/2 队头阻塞的问题。大家都知道 UDP 是不可靠传输的,但基于 UDP 的 QUIC 协议 可以实现类似 TCP 的可靠性传输。

QUIC 有以下 3 个特点。

  • 无队头阻塞
  • 更快的连接建立
  • 连接迁移
  1. 无队头阻塞

    QUIC 协议也有类似 HTTP/2 Stream 与多路复用的概念,也是可以在同一条连接上并发传输多个 Stream,Stream 可以认为就是一条 HTTP 请求。

    QUIC 有自己的一套机制可以保证传输的可靠性的。当某个流发生丢包时,只会阻塞这个流,其他流不会受到影响,因此不存在队头阻塞问题。这与HTTP/2 不同,HTTP/2 只要某个流中的数据包丢失了,其他流也会因此受影响。

    所以,QUIC 连接上的多个 Stream 之间并没有依赖,都是独立的,某个流发生丢包了,只会影响该流,其他流不受影响。

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  2. 更快的连接建立

    对于 HTTP/1 和 HTTP/2 协议,TCP 和 TLS 是分层的,分别属于内核实现的传输层、openssl 库实现的表示层,因此它们难以合并在一起,需要分批次来握手,先 TCP 握手,再 TLS 握手。

    HTTP/3 在传输数据前虽然需要 QUIC 协议握手,但是这个握手过程只需要 1RTT,握手的目的是为确认双方的「连接 ID」,连接迁移就是基于连接 ID实现的。

    但是 HTTP/3 的 QUIC 协议并不是与 TLS 分层,而是 QUIC 内部包含了TLS,它在自己的帧会携带 TLS 里的“记录”,再加上 QUIC 使用的是TLS/1.3,因此仅需 1 个 RTT 就可以「同时」完成建立连接与密钥协商。

    TCP HTTPS(TLS/1.3) 和 QUIC HTTPS

    甚至,在第二次连接的时候,应用数据包可以和 QUIC 握手信息(连接信息+ TLS 信息)一起发送,达到 0-RTT 的效果。

    如下图右边部分,HTTP/3 当会话恢复时,有效负载数据与第一个数据包一起发送,可以做到 0-RTT(下图的右下角):

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  3. 连接迁移

    基于 TCP 传输协议的 HTTP 协议,由于是通过四元组(源 IP、源端口、目的IP、目的端口)确定一条 TCP 连接。

    TCP 四元组

    那么当移动设备的网络从 4G 切换到 WIFI 时,意味着 IP 地址变化了,那么就必须要断开连接,然后重新建立连接。而建立连接的过程包含 TCP 三次握手和 TLS 四次握手的时延,以及 TCP 慢启动的减速过程,给用户的感觉就是网络突然卡顿了一下,因此连接的迁移成本是很高的。

    而 QUIC 协议没有用四元组的方式来“绑定”连接,而是通过连接 ID 来标记通信的两个端点,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网络变化后,导致 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“无缝”地复用原连接,消除重连的成本,没有丝毫卡顿感,达到了连接迁移的功能。

    所以, QUIC 是一个在 UDP 之上的 TCP + TLS + HTTP/2 的多路复用的协议。

    QUIC 是新协议,对于很多网络设备,根本不知道什么是 QUIC,只会当做UDP,这样会出现新的问题,因为有的网络设备是会丢掉 UDP 包的,而QUIC 是基于 UDP 实现的,那么如果网络设备无法识别这个是 QUIC 包,那么就会当作 UDP包,然后被丢弃。