超文本傳輸協議（HTTP）是互聯網的基石，有助于加載網頁、流式傳輸視頻以及為我們喜愛的應用程序獲取數據。

去年，負責定義互聯網技術的互聯網工程任務組（IETF）對該協議的新版本 HTTP/3 進行了標準化。此后，HTTP/3 和相關的 QUIC 協議在公共網絡上迅速普及。具體數字取決于資料來源和測量方法，全球支持 HTTP/3 的網絡服務器和網絡的比例從 19% 到 50% 以上不等。

由于谷歌和 Meta 等大公司都在大量使用這些新協議，我們可以有把握地說，目前大部分互聯網流量都已使用 HTTP/3

在本文中將介紹 HTTP/3 解決了哪些問題、它的性能如何、為何能如此迅速地被采用，以及它仍在努力克服哪些限制。

為什么需要 HTTP/3？

網絡協議描述了網絡上兩個實體（通常是用戶設備和網絡服務器）之間的數據通信方式。由于有許多不同的公司都在為網絡開發軟件，因此需要將協議標準化，以便所有這些軟件都能 "互操作"，也就是說，它們都能相互理解，因為它們遵循相同的規則。

實際上，我們并不使用單一協議，而是同時使用多個協議的組合，每個協議都有自己的職責和規則（圖 1）。這樣做的目的是讓事情變得靈活和可重復使用--無論你使用的是 Wi-Fi、有線電視還是 4G/5G，你都可以使用完全相同的 HTTP 邏輯。

互聯網的許多原始協議都是在上世紀 80 和 90 年代標準化的，這意味著它們是根據當時的目標和限制而構建的。其中一些協議經受住了時間的考驗，而另一些協議則開始顯出老態。大多數問題都通過變通方法和巧妙技巧得到了解決。不過，很明顯，有些東西必須改變。傳輸控制協議（TCP）尤其如此，它可以確保您的數據在互聯網上可靠傳輸。

為什么 TCP 協議不是當今網絡的最佳選擇

HTTP/1.1 和 HTTP/2 依靠 TCP 成功完成任務。在客戶端和服務器交換 HTTP 請求/響應之前，它們必須建立 TCP 連接。

隨著時間的推移，人們一直在努力更新 TCP 并解決它的一些低效問題--TCP 仍然把網頁當作單個文件加載，而不是成百上千個單獨文件的集合。其中一些更新取得了成功，但大多數影響較大的更新（如 TCP 多路徑和 TCP 快速打開）需要近十年的時間才能在公共互聯網上實際使用。

對 TCP 協議進行修改所面臨的主要挑戰是，互聯網上成千上萬的設備都有自己的 TCP 協議。這些設備包括手機、筆記本電腦和服務器，以及路由器、防火墻、負載平衡器和其他類型的 "中間件"。因此，如果我們想更新 TCP 協議，就必須等待所有這些設備中的很大一部分更新它們的實現，而這實際上可能需要數年時間。

QUIC 解決方案

這就成了一個問題，以至于最實際的辦法就是用一種全新的協議來取代 TCP。這種替代品就是 QUIC 協議，盡管許多人仍然（開玩笑地）把它稱為 TCP 2.0。這個昵稱是恰當的，因為 QUIC 包含了許多與 TCP 相同的高級功能，但也有一些關鍵的變化。

主要變化是 QUIC 與傳輸層安全（TLS）協議進行了大量整合。TLS 負責加密網絡上的敏感數據，也就是 HTTPS 中的 S（安全）。使用 TCP 時，TLS 只對實際 HTTP 數據進行加密（圖 2）。對于 QUIC，TLS 還對 QUIC 協議本身的大部分內容進行加密。這就意味著，在 TCP 中所有中間件都能看到（并且可以更改）的數據包編號和連接關閉信號等元數據，現在只有 QUIC 中的客戶端和服務器才能看到。

此外，由于 QUIC 進行了更廣泛的加密，因此更改它或添加新功能比 TCP 要容易得多--我們只需更新客戶端和服務器，因為中間件無論如何都無法解密元數據。這使得 QUIC 成為一個面向未來的協議，讓我們能夠更快地解決新的挑戰

QUIC 還具有許多其他與安全相關的功能，包括防御分布式拒絕服務 (DDoS) 攻擊，如防止放大和 RETRY 數據包。

最后，與 TCP 相比，QUIC 還在效率和性能方面做了大量改進，包括更快的連接握手（見圖 3）、消除 "線頭阻塞 "問題、更好的丟包檢測/恢復以及處理用戶切換網絡的方法（我將在下一篇文章中詳細介紹）。

我們不需要 HTTP/3，我們需要的是 QUIC

最初，有人試圖保留 HTTP/2，并進行最小程度的調整，以便我們也能在底層使用 QUIC（畢竟，這正是這些不同的合作和可重用協議的意義所在）。然而，QUIC 與 TCP 的差異顯然足以使其與 HTTP/2 不兼容。因此，人們決定為 QUIC 制作一個新版本的 HTTP，最終成為 HTTP/3。

HTTP/3 與 HTTP/2 幾乎完全相同。它們的主要區別在于在 QUIC 或 TCP 基礎上對功能的技術實現。不過，由于 HTTP/3 可以使用 QUIC 的所有新功能，因此在加載網頁和流媒體視頻時，它的性能會更高。在實踐中，正是這一點促使 HTTP/3 迅速得到采用。