HTTP3是什么

HTTP3实际上指的是QUIC，是Quick UDP Internet Connections的缩写。QUIC是一种传输层协议，目的是为了提升当前使用TCP 的面向连接的Web 应用程序的性能，因为其使用UDP协议传输，所以大大降低了每次请求握手的消耗，该协议偶尔获得“TCP/2”的绰号。简言之，QUIC是一种基于 UDP 的流复用加密传输协议。
QUIC 的次要目标包括减少连接和传输延迟，以及在每个方向上估计带宽以避免拥塞。并且对于HTTP2也能兼容，早期主要由Chrome进行支持，现在Safari，Firefox，Edge等主流浏览器都已支持。在谷歌的生态中，超过一般的Web引用都已经支持QUIC，直到 2018 年 10 月，IETF 的 HTTP 和 QUIC 工作组联合决定将 QUIC 上的 HTTP 映射称为“ HTTP/3 ”，以便将其作为全球标准。
在支持加密 HTTP流量的背景下，QUIC 的作用与 TCP 类似，但在连接建立期间延迟更低，并且在通过单个连接多路复用多个 HTTP 流时，丢失恢复效率更高。它主要通过两项依赖于对 HTTP 流量行为的理解的改变来实现这一点。
HTTP3对于应用中的响应消息，请求消息，请求行等数据几乎不变，主要的变化是在传输层，所以开发者对于HTTP3的兼容适配改动不大，除了对部分特性的使用。现有的网站和服务可以逐步迁移到HTTP/3。

服务器软件支持

Nginx 从版本 1.25.0 开始支持 QUIC 和 HTTP/3。要在 Nginx 中启用这些功能，可以通过编译时使用特定的配置参数来实现。例如，可以使用 --with-http_v3_module 配置参数来启用 QUIC 和 HTTP/3 支持。为了构建支持 QUIC 的 Nginx，建议使用提供 QUIC 支持的 SSL 库，如 BoringSSL、LibreSSL 或 QuicTLS。如果没有使用这些库，将使用不支持早期数据的 OpenSSL 兼容层。
配置方面，Nginx 的 listen 指令在 ngx_http_core_module 模块中新增了一个 quic 参数，用于在指定端口上启用 HTTP/3 over QUIC。此外，还可以指定 reuseport 参数，以使其与多个工作者一起正常工作。QUIC 要求使用 TLSv1.3 协议版本，这是通过 ssl_protocols 指令默认启用的。
不过目前Caddy在HTTP3支持中也成为主流的服务器软件并具有很好的支持。Caddy 可以通过在其配置文件中设置 experimental_http3 参数来启用对 HTTP/3 的支持。此外，您还需要配置 TLS 以使用 TLS 1.3，因为 HTTP/3 默认使用 TLS 1.3 进行加密。

{
  "http_port": 81,
  "servers": {
    "protocol": {
      "experimental_http3": true
    }
  }
}

安全性

相对于HTTP2，HTTP3在安全性方面有了很大的提升。HTTP3使用TLS1.3作为加密层，并且使用0-RTT（零往返时间）和1-RTT（一次往返时间）来传输数据。
HTTP3提供了加密认证的报文，因此它能够更好地防止中间网络设备的篡改、注入和窃听。

连接复用

HTTP/2 通过多路复用技术可以在同一个 TCP 连接中发送多个逻辑数据流，而 QUIC 基于 UDP 实现，使用 UDP 端口号来识别指定机器上的特定服务器，因此它不需要进行三次握手，并且可以更好地支持连接迁移。

纠错能力

由于 UDP 不需要客户端-服务器连接，因此它有助于通过最优路由传递数据。但是，这种方法没有数据重传机制，因此通常会导致数据包丢失。QUIC 通过更高级别的多路复用连接（以便同时独立地传输多个数据流）解决了这个问题，并防止一个流中的数据包丢失影响其他流。
QUIC 具有向前纠错的能力，它通过在每个数据包中包含部分其他数据包的数据来实现冗余校验，当出现丢包时，接收端可以通过其他包的数据组装出丢失的数据包内容。
QUIC 提供从服务器和客户端两个方向的带宽估算，以确定网络在给定会话内可以传输多少数据，以及前向纠错 (FEC) 功能（通过 FEC 数据包）以防止不稳定网络环境中的错误，从而进一步提高性能。

拥塞控制

HTTP/3 通过减少建立连接所需的握手次数来建立高效连接并减少延迟。在 HTTP/2 中，建立连接涉及客户端和服务器之间的一系列握手。这些握手引入了额外的往返，增加了建立连接的延迟。
HTTP/3 中的连接 ID (CID) 功能简化了客户端切换网络或设备时的迁移。借助 CID 功能，客户端可以保持稳定的连接，而无需进行新的握手。CID 的工作原理是为每个连接分配一个唯一的标识符，当客户端切换网络或设备时，它只需更新与连接相关的网络信息，同时保持相同的 CID。
QUIC 改进了 TCP 的拥塞控制机制，采用了一种新的拥塞控制算法，能够更好地适应现代网络环境。QUIC协议允许在同一个连接上并发传输多个数据流，即使其中一个数据流出现丢包，也不会影响其他数据流的传输。

会话恢复/0-RTT

会话恢复涉及重新使用先前交换中使用的参数，而无需重新启动完整握手。在 HTTP/2 中，会话恢复是使用 TLS 会话票证机制实现的，其中重新连接之前至少需要两轮握手（TCP 和 TLS）。另一方面，HTTP/3 利用 QUIC 的 0-RTT（零往返时间恢复）功能，该功能使客户端能够在握手的第一个数据包中发送加密数据，从而可以更快地恢复先前的会话。

现实中实施的挑战

要切换到 HTTP/3，您必须修改现有的基础设施，包括服务器和负载平衡器。即使切换后，兼容性仍然是一个挑战，特别是如果您的组织规模较大且/或网络设置复杂。
HTTP/3 使用的 QUIC 传输协议会加密整个数据包，从有效载荷到元数据。加密虽然有好处，但也使访问数据包变得困难。然而，防火墙需要访问数据包；如果无法访问数据包，客户端就会面临网络攻击。
与现有 HTTP/2 或 HTTP/1.x 实现的兼容性是另一个挑战。兼容性对于跨不同协议无缝传输请求至关重要——在逐步向 HTTP/3 过渡期间尤其重要。虽然可能，但在不中断现有服务和连接的情况下执行切换很困难，尤其是在非浏览器客户端中，部分请求库对HTTP3的兼容可能处于待开发或者支持不完整的状态。
更加昂贵的CDN价格，有的CDN服务商针对QUIC的请求进行单独计费，这样的兼容导致HTTP3的推广和应用成本增加。

兼容性

尽管HTTP/3在底层进行了重大更改，但它仍然与HTTP/1.1和HTTP/2保持兼容，这意味着现有的网站和服务可以逐步迁移到HTTP/3。