作者
阿文
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郭芮
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CSDN（ID：CSDNnews）
超文本传输协议（HyperTextTransferProtocol）是一种用于分布式、协作式和超媒体信息系统的应用层协议。自年代初以来，HTTP协议是整个Internet进行数据通信的基础。
在HTTP/1.0中，每一个TCP请求或响应都会被分配一个新的连接，这就导致了连接启动缓慢，在此之后，如何规避TCP启动慢就一直是HTTP协议改善的核心。此后，在HTTP/1.1中引入了keep-alive的概念，其允许在同一个TCP连接中对多个请求或响应进行序列号，从而使得不需要为每个请求都设置新的连接，避免建立新连接带来的网络开销。但是这个版本的keep-alive连接不支持同时发送多个请求，随着互联网的迅猛发展又带来了新的问题：如何让数据发送效率提高？
在年，HTTP发布了第二个版本，即HTTP/2，进行了重大更新。例如：
在建立连接后，可以多路复用；在建立连接后，一次的请求与被响应，视为流；数据传输分为二进制帧片段。而HTTP/3是HTTP协议的第三个主要版本。在HTTP/3中，将弃用TCP协议，改为使用基于UDP协议的QUIC协议实现。实际上HTTP/3的前身是
HTTPoverQUIC
，QUIC是快速UDP网络连接的简称，由Google公司研发，该协议旨在取代TCP协议，使网页传输更快、更稳定、更安全。
年10月，互联网工程任务组（IETF）HTTP和QUIC工作组主席MarkNottingham提出了将HTTP-over-QUIC更名为HTTP/3，以区分其特点以及与Google公司的QUIC的独立性。
为什么使用UDP+QUIC？
实际上，在此前的HTTP协议中一直是使用TCP作为传输协议。为什么在HTTP/3中要换成UDP呢？众所周知，TCP是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，在数据传输过程中其加入了序列号、对收到的保温进行排序以检测重复数据，数据重传、拥塞控制、使用校验和确保无错传输、流控制等。使用TCP协议进行数据传输会经过三次握手，在连接创建过程中，很多参数要被初始化，例如序号被初始化以保证按序传输和连接的强壮性，其目的是保证数传输和断开的可靠，确保所有数据都被完全传输。因此很多对业务稳定性非常高的协议都一直采用TCP协议作为数据传输协议。
TCP报头：
事实上，在HTTP/2之前的版本中，都是采用TCP进行数据传输的。而HTTP/2引入的多路复用技术改善了HTTP/1.1的keep-alive带来的缺陷，但是当数据包丢失增加，HTTP/2的性能会由于TCP处理包重传的方式（HOL阻塞）而下降，从而大大影响效率。因为所有的流都是共享同一个连接，当数据包丢失超出阈值，HTTP/2的运行效率可能还不如HTTP/1的效率高。
而UDP协议则比较简单，其特点如下：
无需建立连接，因此UDP不会引入建立连接的时延；没有TCP那么复杂的报头，例如重传、序列号等等；速度快，但是不保证数据的完整性。其报头如下：
那么既然使用UDP进行数据传输如此不可靠，为什么HTTP/3会使用UDP？
事实上，这与整个互联网快速发展的大背景有关系。随着移动互联网快速发展以及物联网以及5G技术的逐步兴起，网络交互的场景越来越丰富，大量的音频、视频、直播等数据在网络传上传输，用户对网络传输效率和WEB响应速度的要求也越来越高。HTTP/3协议当然不能单独使用UDP协议，它必须在QUIC的配合下才可以使用UDP，其把数据的完整性校验这一环节放在了UDP协议之上，QUIC的特点：
减少了TCP三次握手及TLS握手时间，使用TCP协议配合HTTPS，TLS完全握手需要至少2个RTT才能建立，简化握手需要1个RTT的握手延迟，而QUIC在TLS握手时间上，由于建立在UDP的基础上，同时又实现了0RTT的安全握手，所以在大部分情况下，只需要0个RTT就能实现数据发送。
改进的拥塞控制，QUIC协议当前默认使用了TCP协议的Cubic拥塞控制算法，同时也支持CubicBytes,Reno,RenoBytes,BBR,PCC等拥塞控制算法。
避免队头阻塞的多路复用，队头阻塞主要是TCP协议的可靠性机制引入的。上面说了TCP为了实现可靠性，使用了很多机制来保障数据的传输，例如使用序列号来标识数据的顺序，数据必须按照顺序处理，如果前面的数据丢失，后面的数据就算到达了也不会通知应用层来处理。而QUIC使用UDP，没有三次握手和连接，只需要用户端和服务端的应用程序支持QUIC协议，完全避开了操作系统和中间设备的限制，同时相比此前的HTTP/2的多路复用，QUIC一个连接上的多个流之间没有依赖。这样可以更快地并行处理任务。
比TCP协议更安全，TCP协议的头部没有加密和认证，在传输过程中很容易被篡改，注入和窃听。而QUIC除了个别报文比如PUBLIC_RESET和CHLO，所有报文头部都是经过认证的，报文Body都是经过加密的。
能够连接迁移，什么是连接迁移？比如使用手机从无线网切换到移动5G，这时客户端的IP会改变，需要重新建立和服务端的TCP连接。而QUIC实现了任何一条QUIC连接不再以IP及端口进行标识，而是以一个64位的随机数作为ID来标识，这样当网络变化，IP和端口改变，只要ID不变，这条连接依然维持着，上层业务逻辑感知不到变化，不会中断，也就不需要重连。且由于这个ID是随机的，产生冲突的概率非常小。
更科学的流量控制器，TCP为了保证可靠性，窗口左边沿向右滑动时的长度取决于已经确认的字节数。如果中间出现丢包，就算接收到了更大序号的Segment，窗口也无法超过这个序列号。而QUIC基于流和连接级别的流量控制，类似HTTP/2，通过window_update帧告诉对端自己可以接收的字节数，这样发送方就不会发送超过这个数量的数据。通过BlockFrame告诉对端由于流量控制被阻塞了，无法发送数据。就算此前有些数据包没有接收到，它的滑动只取决于接收到的最大偏移字节数。
如何使用HTTP/3？
好了，介绍了HTTP/3，那么我们怎么才能够使用HTTP/3呢？事实上，现在很多云厂商都实现了HTTP/3，比如腾讯云的负载均衡器、阿里云的CDN服务、CloudFlare等等。那么如果你是使用类似Nginx这样的Web服务器如何使用HTTP/3呢？
以Nginx为例，实际上，Nginx在年3月21日公布了1.17.x版本的路线图，其中谈到了支持QUIC和HTTP/3的计划。但是至今，Nginx已经发布了1.17.8的版本，在最新的1.17.8的CHANGES中也没有发现HTTP/3的身影。估计如果希望原生的Nginx支持HTTP/3还需要继续等待。
可喜的是边缘计算厂商CloudFlare开源了QUIC的实现quiche，使得Nginx提前支持HTTP/3，quiche项目