解析QUIC/HTTP3：未來互聯(lián)網(wǎng)的基石

前言
第1章　QUIC產(chǎn)生背景1
1.1　網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議1
1.1.1　UDP1
1.1.2　TCP2
1.1.3　SCTP6
1.1.4　其他協(xié)議10
1.2　TLS版本演化10
1.2.1　SSL系列協(xié)議10
1.2.2　TLS 1.015
1.2.3　TLS 1.116
1.2.4　TLS 1.217
1.2.5　TLS 1.319
1.3　HTTP版本演化20
1.3.1　HTTP122
1.3.2　HTTP1.123
1.3.3　HTTP226
1.4　QUIC的誕生29
第2章　QUIC報(bào)文35
2.1　分層35
2.2　報(bào)文格式36
2.2.1　長報(bào)文37
2.2.2　短報(bào)文44
2.2.3　無狀態(tài)重置報(bào)文45
2.3　 連接標(biāo)識46
2.3.1　發(fā)布連接標(biāo)識47
2.3.2　撤銷連接標(biāo)識48
2.3.3　零長度的連接標(biāo)識50
2.3.4　連接標(biāo)識協(xié)商與驗(yàn)證50
2.4　 報(bào)文編號53
2.4.1　報(bào)文編號空間53
2.4.2　報(bào)文編號編碼54
2.4.3　報(bào)文編號解碼55
2.5　流58
2.5.1　流標(biāo)識59
2.5.2　流的打開和關(guān)閉60
2.5.3　流狀態(tài)61
2.6　幀65
2.6.1　PADDING幀66
2.6.2　PING幀66
2.6.3　ACK幀67
2.6.4　RESET_STREAM幀69
2.6.5　STOP_SENDING幀70
2.6.6　CRYPTO幀70
2.6.7　NEW_TOKEN幀71
2.6.8　STREAM幀71
2.6.9　MAX_DATA幀72
2.6.10　MAX_STREAM_DATA幀72
2.6.11　MAX_STREAMS幀73
2.6.12　DATA_BLOCKED幀73
2.6.13　STREAM_DATA_BLOCKED幀74
2.6.14　STREAMS_BLOCKED幀74
2.6.15　NEW_CONNECTION_ID幀74
2.6.16　RETIRE_CONNECTION_ID幀75
2.6.17　PATH_CHALLENGE幀76
2.6.18　PATH_RESPONSE幀76
2.6.19　CONNECTION_CLOSE幀76
2.6.20　HANDSHAKE_DONE幀77
2.6.21　擴(kuò)展其他幀78
2.7　錯誤碼78
2.7.1　連接錯誤碼78
2.7.2　應(yīng)用錯誤碼80
2.8　傳輸參數(shù)81
2.9　變長整型編碼84
第3章　QUIC基礎(chǔ)85
3.1　報(bào)文確認(rèn)85
3.1.1　生成確認(rèn)85
3.1.2　處理確認(rèn)和重傳87
3.1.3　RTT計(jì)算89
3.1.4　丟包檢測90
3.1.5　探測超時91
3.2　流控92
3.2.1　流級別的流控93
3.2.2　連接級別的流控94
3.3　擁塞控制95
3.3.1　擁塞控制概述95
3.3.2　QUIC擁塞控制的改進(jìn)97
3.3.3　ECN99
3.3.4　QUIC擁塞控制算法NewReno101
3.3.5　QUIC擁塞控制算法BBR103
3.4　PMTU探測105
3.4.1　PMTUD106
3.4.2　DPLPMTUD107
3.5　地址驗(yàn)證110
3.5.1　連接建立期間隱式地址驗(yàn)證111
3.5.2　通過重試報(bào)文進(jìn)行地址驗(yàn)證112
3.5.3　通過NEW_TOKEN幀進(jìn)行地址驗(yàn)證113
3.5.4　通過PATH_CHALLENGE幀進(jìn)行地址驗(yàn)證115
3.6　連接遷移116
3.6.1　客戶端有意的連接遷移116
3.6.2　客戶端無意的連接遷移117
3.6.3　客戶端遷移安全考慮118
3.6.4　服務(wù)器移到首選地址121
3.7　中間件的RTT測量123
第4章　QUIC加密與保護(hù)127
4.1　TLS 1.3介紹127
4.1.1　TLS 1.3的密鑰127
4.1.2　TLS 1.3首次連接130
4.1.3　TLS 1.3恢復(fù)連接135
4.1.4　密鑰更新138
4.2　QUIC與TLS 1.3139
4.2.1　TCP與TLS139
4.2.2　QUIC與TLS的關(guān)系140
4.2.3　QUIC與TLS的接口142
4.2.4　QUIC對TLS的修改145
4.3　QUIC的報(bào)文保護(hù)146
4.3.1　QUIC的加密級別147
4.3.2　丟棄密鑰148
4.4　保護(hù)150
4.5　負(fù)載保護(hù)153
4.5.1　初始報(bào)文154
4.5.2　重試報(bào)文155
4.5.3　密鑰更新156
4.6　連接恢復(fù)與0-RTT158
4.6.1　0-RTT的發(fā)送與接收158
4.6.2　0-RTT密鑰160
第5章　QUIC連接的建立與關(guān)閉162
5.1　首次建立連接162
5.1.1　QUIC報(bào)文交互163
5.1.2　驗(yàn)證客戶端證書166
5.1.3　建立連接時TLS參數(shù)不匹配166
5.1.4　建立連接過程中丟包167
5.1.5　版本協(xié)商170
5.2　連接恢復(fù)172
5.2.1　連接恢復(fù)過程　173
5.2.2　0-RTT傳輸參數(shù)174
5.2.3　0-RTT安全175
5.2.4　0-RTT例子177
5.3　連接關(guān)閉 179
5.3.1　空閑超時180
5.3.2　立即關(guān)閉182
5.3.3　無狀態(tài)重置184
第6章　QUIC中間件188
6.1　簡單的負(fù)載均衡188
6.1.1　服務(wù)器共享地址189
6.1.2　服務(wù)器不共享地址190
6.2　協(xié)作的負(fù)載均衡191
6.2.1　連接標(biāo)識的格式192
6.2.2　配置代理193
6.2.3　服務(wù)器生成連接標(biāo)識193
6.2.4　負(fù)載均衡器路由算法194
6.3　重試卸載195
6.3.1　不共享狀態(tài)的重試卸載197
6.3.2　共享狀態(tài)的重試卸載198
第7章　QUIC擴(kuò)展協(xié)議201
7.1　多路QUIC201
7.1.1　多路QUIC傳輸參數(shù)202
7.1.2　報(bào)文編號空間202
7.1.3　增加的新幀202
7.1.4　多路的加解密205
7.1.5　新路徑建立和拆除過程205
7.1.6　數(shù)據(jù)的調(diào)度208
7.2　不可靠數(shù)據(jù)報(bào)209
第8章　HTTP3212
8.1　流的使用212
8.1.1　控制流214
8.1.2　推送流214
8.1.3　編碼器流和解碼器流215
8.2　HTTP3幀215
8.2.1　DATA幀216
8.2.2　HEADER幀217
8.2.3　CANCEL_PUSH幀217
8.2.4　SETTING幀217
8.2.5　PUSH_PROMISE幀218
8.2.6　GOAWAY幀219
8.2.7　MAX_PUSH_ID幀219
8.3　HTTP3交互220
8.3.1　建立連接220
8.3.2　請求和響應(yīng)220
8.3.3　服務(wù)器推送222
8.3.4　連接關(guān)閉224
8.4　QPACK226
8.4.1　前綴整數(shù)編碼227
8.4.2　靜態(tài)字典228
8.4.3　動態(tài)字典228
8.4.4　字段行集合編碼232
8.4.5　QPACK例子235
第9章　基于QUIC的其他協(xié)議237
9.1　DNS237
9.1.1　DNS簡介237
9.1.2　DoQ239
9.2　使用QUIC的通用考慮240
9.2.1　0-RTT使用的考慮240
9.2.2　?；畹目紤]240
9.2.3　傳輸協(xié)議回退的考慮241
9.2.4　流的使用242
9.2.5　連接關(guān)閉242
9.2.6　應(yīng)用標(biāo)識242
第10章　QUIC開源代碼與應(yīng)用實(shí)例243
10.1　接口介紹 243
10.1.1　QUIC的配置244
10.1.2　TLS的配置245
10.1.3　服務(wù)器接口246
10.1.4　客戶端的接口246
10.1.5　連接的接口247
10.1.6　流的接口248
10.2　源碼使用248
10.2.1　使用QUIC248
10.2.2　HTTP3接口使用252
10.3　quic-go源碼分析254
10.3.1　QUIC源碼分析254
10.3.2　HTTP3源碼分析256
10.3.3　qtls源碼分析258
第11章　分析工具263
11.1　qlog263
11.2　qvis265
11.3　wireshark268
第12章　QUIC未來展望271
12.1　QUIC的局限性 271
12.2　QUIC未來發(fā)展273