QUIC协议设计(一)-QUIC的特点

前言

随着HTTP3标准的发布，HTTP3基于的QUIC协议受到越来越多的关注。

一、TCP的缺点

TCP协议是目前计算机网络通信中最流行的协议之一。但是，随着网络环境的变化，TCP愈发显露出一些缺点。
在介绍缺点前，先了解一些名词。

1.名词解释

1.1 BDP

bandwidth-delay product，即带宽时延积。带宽时延积 = 传播时延(s)*带宽(bit/s) 。
等同在任何特定时间该网络线路上的最大数据量——已发送但尚未确认的数据。

1.2 TCP拥塞控制

TCP是基于丢包的拥塞控制，发生超时重传或者收到3个重复确认，就会触发拥塞算法，减小拥塞窗口。
最大发送窗口(swnd)=min(远端剩余接收窗口rwnd，本地发送窗口swnd，拥塞窗口cwnd) 。

1.3 AIMD

additive increase multiplicative decrease，即和式增加，积式减少，是TCP的拥塞控制算法。
特点是，拥塞窗口的大小增加慢（和式增加），减小很快（积式减少）。

1.4 RTT

Round-Trip Time，即往返时间。
是指从数据完全发送完（完成最后一个bit推送到数据链路上），到发送方接收到确认的时间。

1.5 队头阻塞

Head-of-Line blocking或HOL blocking。是指第一个数据包（队头）受阻而导致整列数据包传输受阻。
参见：http相关的队头阻塞有哪些

1.6 TLS

Transport Layer Security，即传输层安全协议。
HTTPS中的“s”就是指TLS，它是基于TCP的协议。常见的有TLS1.2、TLS1.3。

1.7 DTLS

Datagram Transport Layer Security，即数据包传输层安全协议。
基于TLS扩展，支持UDP协议，DTLS1.0 基于 TLS 1.1，DTLS 1.2 基于 TLS 1.2 。

2.缺点说明

2.1 高BDP下的低效

这个问题是TCP的拥塞控制机制引起的。
在高BDP（带宽时延积）网络（如高速广域网）下，TCP协议发送效率低下。
以前网络环境差，TCP为了适配低速网络，设计上偏向于慢慢地控制网络中的数据流量变大，来防止整个网络的拥塞。
TCP的拥塞控制算法AIMD会“和式增加，积式减少”，导致拥塞窗口快速减小后，不能快速增大，最终减少了发送窗口大小，降低了发送速率，浪费了高BDP的网络资源。