扒一扒能加速互联网的QUIC协议

简介：众所周知，QUIC（Quick UDP Internet Connection）是谷歌制定的一种互联网传输层协议，它基于UDP传输层协议，同时兼具TCP、TLS、HTTP/2等协议的可靠性与安全性，可以有效减少连接与传输延迟，更好地应对当前传输层与应用层的挑战。目前阿里云CDN线上提供GQUIC版本服务，已经有Tbps级别的流量承载，并对客户来带了显著的延迟收益。本文将由低向上分层讨论QUIC协议的特点。

众所周知，QUIC（Quick UDP Internet Connection）是谷歌制定的一种互联网传输层协议，它基于UDP传输层协议，同时兼具TCP、TLS、HTTP/2等协议的可靠性与安全性，可以有效减少连接与传输延迟，更好地应对当前传输层与应用层的挑战。目前阿里云CDN线上提供GQUIC版本服务，已经有Tbps级别的流量承载，并对客户来带了显著的延迟收益。本文将由低向上分层讨论QUIC协议的特点。

作者：黎叔

QUIC协议是一系列协议的集合，主要包括：

• 传输协议（Transport）
• 丢包检测与拥塞控制（Recovery)
• 安全传输协议（TLS)
• HTTP3协议
• HTTP头部压缩协议（QPACK)
• 负载均衡协议（Load Balance)

本文针对QUIC的系列协议进行科普性简单介绍，细节读者仍然需要通读协议原文。本文基于quic的讨论均基于quic-34系列版本。

QUIC协议类似快递公司，在收到用户数据后，将数据打包，传输到对端，再进行拆包，将用户数据交给了最终目标用户。QUIC是基于UDP协议，实现了类似TCP的可靠传输，并在此基础上，结合HTTP3/QPACK，更好地服务互联网上海量的HTTP Request/Response需求。如其名发音，QUIC(quick)，其目标就是希望比基于TCP的HTTP交互有更好的体验。

QUIC/HTTP3的特点：

• 有序传输：用stream的概念，确保数据有序。不同的stream或者packet，不保证有序到达。
• 报文压缩，提高荷载比率：比如QUIC引入了variable-length integer encoding。又比如引入QPACK进行头部压缩
• 可靠传输：支持丢包检测和重传
• 安全传输：TLS 1.3安全协议

分层的协议

QUIC是在UDP的基础上，构建类似TCP的可靠传输协议。HTTP3则在QUIC基础上完成HTTP事务。
网络总是分层讨论的，在此我们由低向上分层讨论quic协议

• UDP层: 在UDP层传输的是UDP报文，此处关注的是UDP报文荷载内容是什么，以及如何高效发送UDP报文
• Connection层: Connection通过CID来确认唯一连接，connection对packet进行可靠传输和安全传输
• Stream层: Stream在相应的Connection中，通过StreamID进行唯一流确认，stream对stream frame进行传输管理
• HTTP3层：HTTP3建立在QUIC Stream的基础上，相对于HTTP1.1和HTTP2.0，HTTP3提供更有效率的HTTP事务传输。HTTP3中通过QPACK协议进行头部压缩

UDP层

本章节讨论QUIC发包的UDP部分的相关问题。

UDP荷载大小

荷载大小受限于3个对象：QUIC协议规定；路径MTU；终端接受能力
1、QUIC不能运行在不支持1200字节的单个UDP传输网络路径上 QUIC有规定initial包大小不得小于1200，如果数据本身不足1200（比如initial ack)，那么需要用padding方式至少填充到1200字节

2、QUIC不