HTTP 3.0彻底放弃TCP,TCP到底做错了什么?

网络 通信技术
基于上面我们提到的两个问题,有人提出来说:既然TCP存在这些问题,并且我们也知道这些问题的存在,甚至解决方案也不难想到,为什么不能对协议本身做一次升级,解决这些问题呢?

​从HTTP/1.0开始,一直到HTTP/2,不管应用层协议如何改进,TCP一直以来都是HTTP协议的基础,主要是因为他能提供可靠连接。

但是,从HTTP 3.0开始,这个情况就有所变化了。

因为,在最新推出的HTTP 3.0中,已经彻底启用TCP协议了。

TCP队头阻塞

我们知道,TCP传输过程中会把数据拆分为一个个**按照顺序**排列的数据包,这些数据包通过网络传输到了接收端,接收端再**按照顺序**将这些数据包组合成原始数据,这样就完成了数据传输。

但是如果其中的某一个数据包没有按照顺序到达,接收端会一直保持连接等待数据包返回,这时候就会阻塞后续请求。这就发生了**TCP队头阻塞。**

HTTP/1.1的管道化持久连接也是使得同一个TCP链接可以被多个HTTP使用,但是HTTP/1.1中规定一个域名可以有6个TCP连接。而HTTP/2中,同一个域名只是用一个TCP连接。

所以,在HTTP/2中,TCP队头阻塞造成的影响会更大,因为HTTP/2的多路复用技术使得多个请求其实是基于同一个TCP连接的,那如果某一个请求造成了TCP队头阻塞,那么多个请求都会受到影响。

TCP握手时长

我们都知道TCP的可靠连接是基于三次握手与四次挥手实现的。但是问题是三次握手是需要消耗时间的。

TCP三次握手的过程客户端和服务器之间需要交互三次,那么也就是说需要额外消耗1.5 RTT。

> RTT:网络延迟(Round Trip Time)。他是指一个请求从客户端浏览器发送一个请求数据包到服务器,再从服务器得到响应数据包的这段时间。RTT 是反映网络性能的一个重要指标。

在客户端和服务端距离比较远的情况下,如果一个RTT达到300-400ms,那么我握手过程就会显得很”慢”了。

升级TCP

基于上面我们提到的两个问题,有人提出来说:既然TCP存在这些问题,并且我们也知道这些问题的存在,甚至解决方案也不难想到,为什么不能对协议本身做一次升级,解决这些问题呢?

其实,这就涉及到一个”协议僵化“的问题。

这样讲,我们在互联网上浏览数据的时候,数据的传输过程其实是极其复杂的。

我们知道的,想要在家里使用网络有几个前提,首先我们要通过运行商开通网络,并且需要使用路由器,而路由器就是网络传输过程中的一个中间设备。

中间设备是指插入在数据终端和信号转换设备之间,完成调制前或解调后某些附加功能的辅助设备。例如集线器、交换机和无线接入点、路由器、安全解调器、通信服务器等都是中间设备。

在我们看不到的地方,这种中间设备还有很多很多,一个网络需要经过无数个中间设备的转发才能到达终端用户。

如果TCP协议需要升级,那么意味着需要这些中间设备都能支持新的特性,我们知道路由器我们可以重新换一个,但是其他的那些中间设备呢?尤其是那些比较大型的设备呢?更换起来的成本是巨大的。

而且,除了中间设备之外,操作系统也是一个重要的因素,因为TCP协议需要通过操作系统内核来实现,而操作系统的更新也是非常滞后的。

所以,这种问题就被称之为”中间设备僵化”,也是导致”协议僵化”的重要原因。这也是限制着TCP协议更新的一个重要原因。

所以,近些年来,由IETF标准化的许多TCP新特性都因缺乏广泛支持而没有得到广泛的部署或使用!

QUIC

所以,摆在HTTP/3.0面前的就只有一条路,那就是放弃TCP。

于是,HTTP/3.0在基于UDP+迪菲赫尔曼算法(Diffie–Hellman)之上实现了QUIC协议(Quick UDP Internet Connections)。

QUIC协议有以下特点:

基于UDP的传输层协议:它使用UDP端口号来识别指定机器上的特定服务器。

可靠性:虽然UDP是不可靠传输协议,但是QUIC在UDP的基础上做了些改造,使得他提供了和TCP类似的可靠性。它提供了数据包重传、拥塞控制、调整传输节奏以及其他一些TCP中存在的特性。

 实现了无序、并发字节流:QUIC的单个数据流可以保证有序交付,但多个数据流之间可能乱序,这意味着单个数据流的传输是按序的,但是多个数据流中接收方收到的顺序可能与发送方的发送顺序不同!

快速握手:QUIC提供0-RTT和1-RTT的连接建立

使用TLS 1.3传输层安全协议:与更早的TLS版本相比,TLS 1.3有着很多优点,但使用它的最主要原因是其握手所花费的往返次数更低,从而能降低协议的延迟。

阻碍

以上,我们介绍了很多QUIC的相比较于TCP的优点,可以说这种协议相比较于TCP确实要优秀一些。

因为他是基于UDP的,并没有改变UDP协议本身,只是做了一些增强,虽然可以避开中间设备僵化的问题,但是,在推广上面也不是完全没有问题的。

首先,很多企业、运营商和组织对53端口(DNS)以外的UDP流量会进行拦截或者限流,因为这些流量近来常被滥用于攻击。

特别是一些现有的UDP协议和实现易受放大攻击(amplification attack)威胁,攻击者可以控制无辜的主机向受害者投放发送大量的流量。

所以,基于UDP的QUIC协议的传输可能会受到屏蔽。

另外,因为UDP一直以来定位都是不可靠连接,所以有很多中间设备对于他的支持和优化程度并不高,所以,出现丢包的可能性还是有的。。。

但是不管怎么样,HTTP/3.0的时代一定会到来的,QUIC协议全面代替TCP的时代也会到来的,让我们拭目以待吧。​

责任编辑:武晓燕 来源: Hollis
相关推荐

2020-04-07 11:15:03

Zoom加密网络安全

2020-07-06 14:16:22

Fastjson漏洞开源

2020-12-15 10:49:14

HTTP2TCP

2018-06-15 21:32:17

微视腾讯头腾

2019-06-26 10:16:52

微软Windows谷歌

2019-11-29 07:57:21

工业4.0物联网IOT

2015-04-09 10:40:29

HTTP协议TCPHTTP事务延迟

2021-02-07 19:02:46

TCPIP HTTP

2015-10-16 10:17:55

复盘手游80天环游地球

2019-05-16 10:30:49

JavaTCP协议

2021-12-02 16:52:46

5G4G美国

2019-07-02 10:22:15

TCP流量数据

2020-01-13 10:16:53

TCPUDP协议

2022-05-08 22:03:19

UDPTCP协议

2021-05-07 09:17:21

HTTPTCP协议

2020-10-20 14:01:16

HTTP

2020-06-17 21:39:11

HTTP协议服务器

2020-04-01 15:30:19

TCPUDP服务器

2020-01-15 08:42:16

TCP三次握手弱网络

2021-10-26 00:07:35

TCP连接python
点赞
收藏

51CTO技术栈公众号