新一代互联网传输协议QUIC浅析

简介: QUIC具有众多优点,它融合了UDP协议的速度、性能与TCP的安全与可靠,大大优化了互联网传输体验。作为提升终端用户访问效率的CDN服务,其节点之间存在大量数据互通,节点之间的网络连接、传输架构等因素都会对CDN服务质量产生影响。

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。

QUIC的由来:为什么是UDP而非TCP?

UDP和TCP都属于传输层协议。TCP是面向连接的,更强调的是传输的可靠性,通过TCP连接传送的数据,无差错,不丢失,不重复,按序到达,但是因为TCP在传递数据之前会有三次握手来建立连接,所以效率低、占用系统的CPU、内存等硬件资源较高;而UDP的无连接的(即发送数据之前不需要建立连接),只需要知道对方地址即可发送数据,具有较好的实时性,工作效率比TCP高,占用系统资源比TCP少,但是在数据传递时,如果网络质量不好,就会很容易丢包。

我们知道,大部分Web平台的数据传输都基于TCP协议。实际上,TCP在设计之初,网络环境复杂、丢包率高、网速差,所以TCP可以完美解决可靠性的问题。而如今的网络环境和网速都已经取得了巨大的改善,网络传输可靠性已经不再是棘手的问题。另外,TCP还有一个很大的问题是更新非常困难。这是因为:TCP网络协议栈的实现依赖于系统内核更新,一旦系统内核更新,终端设备、中间设备的系统更新都会非常缓慢,迭代需要花费几年甚至十几年的时间,这显然跟不上当今互联网的发展速度。所以现在解法就是,抛弃TCP而使用UDP,来实现低延迟的传输需求。

_1


(QUIC is very similar to TCP+TLS+HTTP/2 implemented on UDP)

为了结合两者优点,谷歌公司推出了QUIC,它的升级不依赖于系统内核,只需要Client和Server端更新到指定版本。如此一来,基于UDP的QUIC就能月更甚至周更,很好的解决了TCP部署和更新的困难,更灵活地实现部署和更新。

为什么要用QUIC?

第一,建连延迟低

网民传统TCP三次握手+TLS1~2RTT握手+http数据,基于TCP的HTTPS一次建连至少需要2~3个RTT,而QUIC基于UDP,完整握手只需要1RTT乃至0RTT,可以显著降低延迟。

_2
(握手比对)

第二,安全又可靠

QUIC具备TCP、TLS、HTTPS/2等协议的安全、可靠性的特点,通过提供安全功能(如身份验证和加密)来实现加密传输,这些功能由传输协议本身的更高层协议(如TLS)来实现。

第三,改造灵活

QUIC在应用程序层面就能实现不同的拥塞控制算法,不需要操作系统和内核支持,这相比于传统的TCP协议改造灵活性更好。

第四,改进的拥塞控制

QUIC主要实现了TCP的慢启动、拥塞避免、快重传、快恢复。在这些拥塞控制算法的基础上改进,例如单调递增的 Packet Number,解决了重传的二义性,确保RTT准确性,减少重传次数。

第五,无队头阻塞的多路复用

HTTP2实现了多路复用,可以在一条TCP流上并发多个HTTP请求,但基于TCP的HTTP2在传输层却有个问题,TCP无法识别不同的HTTP2流,实际收数据仍是一个队列,当后发的流先收到时,会因前面的流未到达而被阻塞。QUIC一个connection可以复用传输多个stream,每个stream之间都是独立的,一个stream的丢包不会影响到其他stream的接收和处理。

_3

综上所述,QUIC具有众多优点,它融合了UDP协议的速度、性能与TCP的安全与可靠,大大优化了互联网传输体验。

作为提升终端用户访问效率的CDN服务,其节点之间存在大量数据互通,节点之间的网络连接、传输架构等因素都会对CDN服务质量产生影响。而将QUIC应用在CDN系统中,CDN用户开启QUIC功能后,系统将遵循QUIC协议进行用户IP请求处理,既能满足安全传输的需求,也能提升传输效率。目前,阿里云CDN除了在资源部署、智能调度等方面进行提升之外,也在网络传输协议优化上不断钻研演进,以此确保为用户提供更低延迟、更高性能的内容分发加速服务。

早在2018年杭州云栖大会上,阿里云率先提出AliQUIC的概念,它是基于QUIC协议而推出的一种CDN last mile和middle mile的网络传输解决方案。在这个网络方案里,AliQUIC不仅仅针对Web类应用,它在游戏,实时音视频通信,互动直播和IM弹幕等各种场景中,延伸出针对性地算法和技术,以达到最佳的加速效果。点击阅读详情。

_4

阿里云CDN全面支持QUIC协议

阿里云CDN全面支持QUIC协议,适用的产品包含静态内容分发(图片小文件、大文件下载、视音频点播)和 动态内容分发(全站加速)。QUIC基于UDP协议,可以为用户提供更高的弱网性能、更低的握手延迟、更好的多路复用和更灵活的拥塞算法。

用户只需在CDN、全站加速控制台对域名开启【QUIC协议开关】功能,支持QUIC协议的客户端即可通过QUIC协议与阿里云CDN节点通信。

_5
(在阿里云CDN中使用QUIC的工作原理)

QUIC对客户端的要求

  • 如果您使用Chrome浏览器,则只支持QUIC协议Q43版本。当前阿里云CDN的QUIC协议是Q39版本,不支持直接对阿里云CDN发起QUIC请求。
  • 如果您使用自研App,则App必须集成支持QUIC协议的网络库,例如:lsquic-client或cronet网络库。

QUIC应用场景

一、图片小文件:明显降低文件下载总耗时,提升效率
二、视频点播:提升首屏秒开率,降低卡顿率,提升用户观看体验
三、动态请求:适用于动态请求,提升访问速度,如网页登录、交易等交互体验提升
四、弱网环境:在丢包和网络延迟严重的情况下仍可提供可用的服务,并优化卡顿率、请求失败率、秒开率、提高连接成功率等传输指标
五、大并发连接:连接可靠性强,支持页面资源数较多、并发连接数较多情况下的访问速率提升
六、加密连接:具备安全、可靠的传输性能

如何开通使用QUIC

目前QUIC对外开放处于公测阶段,请您扫下方二维码进入钉钉群,进群后按群公告提供域名信息,由后台工程师帮您开启QUIC协议。当您在阿里云CDN开启QUIC协议功能时,阿里云CDN将会处理通过QUIC协议发起的用户请求。

Tips:QUIC协议属于增值服务,会对QUIC请求数进行额外计费,详情请参见CDN详细价格信息的QUIC部分

image

目录
相关文章
|
3天前
|
网络协议 物联网 网络性能优化
物联网网络协议-MQTT协议的使用
物联网网络协议-MQTT协议的使用
156 2
EMQ
|
12月前
|
网络协议 安全 物联网
QUIC 协议:特性、应用场景及其对物联网/车联网的影响
了解 QUIC 协议的特性优势与应用场景,以及新一代物联网传输协议 MQTT over QUIC 如何为各类消息传输场景带来提升。
EMQ
546 1
QUIC 协议:特性、应用场景及其对物联网/车联网的影响
|
3天前
|
安全 网络协议 Linux
HTTP/3:下一代网络传输协议的崛起
HTTP/3:下一代网络传输协议的崛起
27 1
|
3天前
|
传感器 负载均衡 网络协议
物联网协议之MQTT
物联网协议之MQTT
152 0
|
8月前
|
消息中间件 存储 网络协议
MQTT-轻量级的物联网消息传输协议
随着 5G 时代的来临,万物互联的伟大构想正在成为现实。联网的 物联网设备 在 2018 年已经达到了 70 亿,在未来两年,仅智能水电气表就将超过10亿。
243 0
|
消息中间件 监控 网络协议
物联网通信协议汇总
随着物联网设备数量的持续增加,这些设备之间的通信或连接已成为一个重要的思考课题。通信对物联网来说十分常用且关键,无论是近距离无线传输技术还是移动通信技术,都影响着物联网的发展。而在通信中,通信协议尤其重要,是双方实体完成通信或服务所必须遵循的规则和约定。
175 0
EMQ
|
网络协议 物联网 测试技术
MQTT over QUIC:下一代物联网标准协议为消息传输场景注入新动力
解决车联网、移动终端等弱网场景下消息延迟与高连接开销问题
EMQ
379 0
MQTT over QUIC:下一代物联网标准协议为消息传输场景注入新动力
|
存储 网络协议 算法
互联网和传输层协议
互联网是一个非常庞大的结构,从整体来看,互联网是一个立体的、庞大的网状结构。但是如果将它放大、再放大,将镜头拉近,在微观层面,我们会看到一个个网络、一台台设备,还会看到大量的封包在交换、有设备在不断地改变封包的走向、损坏的封包被重发、一个个光电信号被转化和传输。
133 0
互联网和传输层协议
EMQ
|
消息中间件 运维 网络协议
车联网场景中的 MQTT 协议
本文将对比不同物联网通信协议在车联网平台搭建应用中的利弊,分享企业该如何基于自身情况选择合适的 MQTT 消息接入产品与服务。
EMQ
526 0
车联网场景中的 MQTT 协议
|
消息中间件 网络协议 物联网
物联网协议的王者:MQTT
MQTT是一种轻量级的开放式消息传递协议,它为资源受限的网络客户端提供了一种在低带宽环境中分发遥测信息的简单方法,采用发布/订阅通信模式,用于机器对机器 ( M2M ) 通信。
227 0
物联网协议的王者:MQTT