为什么要使用HTTP/3


超文本传输协议的第三个主要版本,即 HTTP/3, 于 2022 年 6 月 6 日被采纳为 IETF (互联网工程任务组)标准。可能有人也会像我一样,在得知此消息后会感到非常高兴,当然,大家可能对此也不太关心,毕竟现在的网络运行良好,没必要关注新的变化。但是,如果你也好奇发生这种变化的原因,接下来我们将简短地介绍背后的历史,并讨论为何应该采用 HTTP/3。


HTTP/3 是超文本传输协议(HTTP)的第三个版本,之前以 HTTP-over-QUIC 被大家熟知。QUIC 最初由谷歌开发,是 HTTP/2 的下一代协议。谷歌和 Facebook 等公司已经在使用 QUIC 来加快网络速度。

HTTP简史

过去,有两种互联网协议可以选择。甚至在 Web 出现之前,我们仍然需要通过网络将信息包(或数据报)从一台机器发送到另一台机器。对于游戏开发者来说,一个比较重要的协议是 UDP(用户数据报协议),遵循快速、即发即弃的标准:在网络上发出一个数据包,数据包有可能会被接收,也可能会丢失。举一个比较形象的例子,你在游戏中打出的子弹,通过网络传输,显示在目标玩家的机器上,即使个别子弹在传输过程中丢失,也不会对整个游戏产生过多影响。

但是对于像 Web 这样更稳定的系统,底层协议使用 TCP 协议才是正确之选。这是一个更正式的系统,它保证了数据包传递的可靠性和顺序性。首先创建可靠的连接,然后基于连接传输信息流。在 Web 出现之前,我记得连接到互联网需要使用 Trumpet Winsock ——被称作为“TCP/IP 堆栈”。我们曾在一家历史悠久的公司中,使用 Trumpet Winsock 与 CIX(英国在线会议系统)交互。如今,CIX 已是一个韩国男团的名字。

最终,基于 TCP/IP 编写的万维网和 HTTP 接管了互联网,成为主流。另外, TLS(传输层安全)提供了加密能力,并在 HTTP/2 就绪时成为事实上的安全标准。

PC 之间的连接通常是有线的,任何损失都是由于旧铜线上的噪音造成的,TCP 则非常适合收集偶尔出错的数据包。随着网络的发展,UDP 的使用越来越少了。

QUIC 初探

今天的互联网环境已大不相同,家中的 PC 有很好的光纤连接和良好的线路,但大多数用户通过手机或笔记本电脑使用互联网。当使用网络的地点发生切换时,网络信号可能会受到墙体的阻挡或反弹,导致网络连接通常会被切断并重连。这恰恰是 TCP 不喜欢的场景——如果没有正式的初始化连接和良好的握手,TCP 内心真的不想进行通信。事实上,TCP 对最后一个杂散数据包(stray packet)的严格统计和等待意味着用户必须等待网页加载、新应用程序下载,或者超时后重新建立连接。

因此,通过利用 UDP 的非正式性,并允许网络可以动态地使用一些智能的能力,新的 QUIC(快速 UDP 互联网连接)形式得到了更多的关注。

虽然我们不希望在网络本身中看到太多智能化的东西,但如今我们对自动决策机制已越来越适应。QUIC 可以理解一个站点是由多个文件组成的,它不会因为一个文件没有完成加载而破坏整个连接。

QUIC 遵循的另一个趋势是内置安全性。而之前加密是可选的(即 HTTP 或 HTTPS)QUIC 始终是加密的。尽管开销可能会变大,但当下每个站点都应该加密。这不仅仅是为了确保中间人看不到你点的是什么类型的橙汁,更要确保你是在与真正的橙汁供应商进行交易。

虽然协议格式一直在改进,但随着时间的推移 QUIC 也在真正解决不同的问题。

活跃度

那么 QUIC 现在发展的如何呢? 可以从三个方面来考虑:浏览器、云基础设施和用户代码。

首先是浏览器支持情况。下面的表格来自 Can I Use
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显然,谷歌是非常热衷推广 QUIC 的——从 v87(2020 年末)开始的 Chrome 版本已经能够使用 HTTP/3 协议。不出意料,鉴于苹果过往在浏览器开发方面的表现,Safari 目前是落后的。

可以使用下面的网站来检查浏览器是否符合 HTTP/3(可能需要重新加载):


那对于现有的网站来说呢?如果需要测试现有站点是否支持 HTTP/3,可以使用 https://geekflare.com/tools/http3-test 进行测试。好消息是,如果你的网站在 HTTP/2 下运行良好,那么它在 HTTP/3 下也会运行良好,甚至会表现更好。

谁在推广 HTTP/3?

那么,现在谁在推广 HTTP/3 呢? 毫无疑问,谷歌是其中之一。还有 CDN 供应商,例如 Cloudflare 和 Fastly,他们吃饭的家伙什儿就是网络响应速度。因此,实现 HTTP/3 最简单的方法是通过 CDN,这也是一项让移动用户受益良多的变化。

目前确实存在使用 QUIC 构建的服务器(例如 Litespeed),但采用率参差不齐。许多服务器依赖于第三方库,复用现有的、经过验证的成果则不再奏效。现有的服务器软件,如 Node.js、NGINX 和 Apache,开始采用新的内部结构时就失去了用户体验优势。相反,如果是新的服务器软件,由于还未经过充分验证和使用,可能更容易采用新的协议。使用 Web 服务器的关键在于它是可靠的、经过良好测试和维护的。

适配 HTTP/3

在正常情况下,我会深入研究一些代码——但我觉得现阶段这样做有点为时过早。有很多项目可能都在定期变化,所以目前只需要浅尝一下即可。
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通过一些简单的项目示例(例如,一个简单的服务器和一个简单的客户端),我们可以剖析一下不同的层级。

首先是连接。更高级别的通道最初会在两个端点之间建立。然后创建连接标识符,连接一旦建立,如果下层的协议发生变化(例如,电话切换 wi-fi),连接仍然存在,以避免重新开始协商。

连接会开启多个携带各自数据类型的 Stream 流,Stream 流之间相互独立,互不干扰。

下面仍然是数据包。每个数据包,就像一封地址明了的信件,包含连接和加密信息。信封里面是数据帧。这些就代表正在传输的实际数据。

正如我之前所说,进步实际上只是反映了不断变化的使用模式。当下,我们重视安全性和速度,因为我们不再将网络视为不可靠的魔法——因此用它来管理个人事务。HTTP/3 将有助于解决这些问题。可能 Web3 和新兴的元宇宙世界会更加棘手,也许这些领域的新想法未来会为 HTTP/4 的发展做出贡献。

原文链接:HTTP/3 Is Now a Standard: Why Use It and How to Get Started(翻译:李加庆)

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