QUIC协议在天翼云CDN全站加速产品中的应用

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本文分享自天翼云开发者社区《QUIC协议在天翼云CDN全站加速产品中的应用》,作者:郭****迎

1、什么是QUIC协议 QUIC全称:Quick UDP Internet Connections,是一种实验性传输层网络协议,提供与TLS/SSL相当的安全性,同时具有更低的连接和传输延迟。QUIC目前的主要应用于http协议,基于QUIC的HTTP/3协议(RFC9114),除了拥有HTTP/2的各项优点,同时由于QUIC的特性,在弱网环境下拥有更强大的性能优势。QUIC由Google自研,2012年部署上线,2013年提交IETF,2021年5月,IETF推出标准版RFC9000。 QUIC的主要优势如下:

1)握手建连更快 QUIC建连时间大约0~1 RTT,在两方面做了优化: 传输层使用了UDP,减少了1个RTT三次握手的延迟。

加密协议采用了TLS 协议的最新版本TLS 1.3,相对之前的TLS 1.1-1.2,3允许客户端无需等待TLS握手完成就开始发送应用程序数据的操作,可以支持1 RTT和0RTT。

对于QUIC协议,客户端第一次建连的握手协商需1-RTT,而已建连的客户端重新建连可以使用之前协商好的缓存信息来恢复TLS连接,仅需0-RTT时间。因此QUIC建连时间大部分0-RTT、极少部分1-RTT,相比HTTPS的3-RTT的建连,具有极大的优势。

2)避免队首阻塞的多路复用 QUIC同样支持多路复用,相比HTTP/2,QUIC的流与流之间完全隔离的,互相没有时序依赖。如果某个流出现丢包,不会阻塞其他流数据的传输和应用层处理,所以这个方案并不会造成队首阻塞。

3)支持连接迁移 什么是连接迁移?举个例子,当你用手机使用蜂窝网络参加远程会议,当你把网络切换到WLAN时,会议客户端会立马重连,视频同时出现一瞬间的卡顿。这是因为,TCP采用四元组(包括源IP、源端口、目标地址、目标端口)标识一个连接,在网络切换时,客户端的IP发生变化,TCP连接被瞬间切断然后重连。连接迁移就是当四元组中任一值发生变化时,连接依旧能保持,不中断业务。QUIC支持连接迁移,它用一个(一般是64位随机数)ConnectionID标识连接,这样即使源的IP或端口发生变化,只要ConnectionID一致,连接都可以保持,不会发生切断重连。

4)可插拔的拥塞控制 QUIC是应用层协议,用户可以插拔式选择像Cubic、BBR、Reno等拥塞控制算法,也可以根据具体的场景定制私有算法。

5)前向纠错(FEC) QUIC支持前向纠错,弱网丢包环境下,动态的增加一些FEC数据包,可以减少重传次数,提升传输效率。

2、QUIC协议在天翼云全站加速产品中的应用 目前,天翼云全站加速产品已开放使用了七层协议的QUIC,其工作原理如下图所示,主要应用在客户端与全站加速平台边缘节点的交互,主要适用于弱网环境下的传输优化。

QUIC协议在天翼云CDN全站加速产品中的应用

3、适用场景 如果您希望在弱网环境下拥有更高的性能,如更快的首屏、首包,更快的传输效率,可以使用QUIC接入全站加速平台。

4、全站加速产品支持的QUIC类型 目前,天翼云全站加速产品同时支持IETF QUIC和GOOGLE QUIC,以方便不同的客户接入。 GOOGLE QUIC支持的版本号为Q043、Q046、Q050。 IETF QUIC支持的版本号为h3-29和h3-v1,IETF QUIC是互联网标准版本,强烈建议您使用IETF QUIC。

5、注意事项 如果您使用浏览器接入,请使用支持QUIC协议的浏览器,如Chrome、Microsoft Edge等。 如果您使用自研App接入,则App需要自行实现QUIC协议栈或者集成支持QUIC协议的网络库,例如:quic-go、ngtcp2、quiche、quant、kwik、aioquic、picoquic等。

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