QUIC & HTTP/3 Support:主流浏览器和服务端对 HTTP/3 的支持情况

运行在 QUIC 之上的 HTTP 协议被称为 HTTP/3 (HTTP-over-QUIC)。QUIC 协议 (Quick UDP Internet Connection) 基于 UDP,正是看中了 UDP 的速度与效率。同时 QUIC 也整合了 TCP、TLS 和 HTTP/2 的优点,并加以优化。

Posted by sysin on 2020-08-01
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作者:gc(at)sysin.org,主页:www.sysin.org

1. 引言

1.1 什么是 QUIC

QUIC(Quick UDP Internet Connections)是 chromium 的一个项目,这是一个体验的协议,旨在降低基于 TCP 通讯的 Web 延迟。QUIC 非常类似 TCP+TLS+SPDY ,但是基于 UDP 实现的。因为 TCP 是由操作系统内核或者是 middlebox 固件实现,因此对 TCP 进行大幅改造不太可能。所以 Google 开发了 QUIC 基于 UDP 来避免 TCP 的一些限制。

主页:https://www.chromium.org/quic

QUIC 与已有的 TCP+TLS+SPDY 比较关键的特性:

  • 降低了连接建立时间
  • 改进了握手控制
  • 多路复用
  • 可对错误连接进行转发
  • 连接移植

1.2 了解 HTTP/3

运行在 QUIC 之上的 HTTP 协议被称为 HTTP/3 (HTTP-over-QUIC)。QUIC 协议 (Quick UDP Internet Connection) 基于 UDP,正是看中了 UDP 的速度与效率。同时 QUIC 也整合了 TCP、TLS 和 HTTP/2 的优点,并加以优化。

  • 特点:

    1. 减少了握手的延迟(1-RTT 或 0-RTT)
    2. 多路复用,并且没有 TCP 的阻塞问题
    3. 连接迁移,(主要是在客户端)当由 Wifi 转移到 4G 时,连接不会被断开
    4. 集成了 TLS 1.3 加密
  • HTTP/3 与 HTTP/1.1 和 HTTP/2 没有直接的关系,也不是 HTTP/2 的扩展

  • HTTP/3 将会是一个全新的 WEB 协议

  • HTTP/3 目前处于制订和测试阶段

2. 服务端

2.1 F5 BIG-IP HTTP/3

参看:K60235402

从 BIG-IP 15.1.0.1 开始,F5 引入了 HTTP/3 和 QUIC 作为实验特性。BIG-IP 系统的中 HTTP/3 和 QUIC profiles 分别基于 draft-ietf-quic-http-24draft-ietf-quic-transport-24 实验性实现。

使用 TMUI 创建 HTTP/3 virtual server

具体步骤如下:

  1. Log in to the Configuration utility.

  2. Go to Local Traffic > Virtual Servers.

  3. Select Create.

  4. Provide appropriate values for Name, Destination Address/Mask.

  5. For Service Port, enter an appropriate port number. For example, 4433.

  6. For Protocol , select UDP . Note: HTTP/3 and QUIC use the UDP protocol. By selecting UDP, options for HTTP/3 and QUIC profiles will be available for selection in the Acceleration section of the page.

  7. For Protocol Profile (Server) , select tcp . Note: As HTTP/3 server side is currently not supported, you cannot use any of the UDP protocols on the server side.

  8. For HTTP Profile (Client), select http.

  9. For SSL Profile (Client), select clientssl-quic.

  10. For SSL Profile (Server), select an appropriate Server SSL profile to communicate with your pool member.

  11. Optional: For Source Address Translation, select Auto Map.

  12. Select the HTTP MRF Router check box.

  13. For QUIC Profile (experimental) , select quic.
    Note: To create your own QUIC profile, go to Local Traffic > Profiles > Services > QUIC (experimental) and select Create.

  14. For HTTP/3 Profile (experimental) , select http3.
    Note: To create your own HTTP/3 profile, go to Local Traffic > Profiles > Services > HTTP/3 (experimental) and select Create.

  15. Under Default Pool, select your pool.

  16. Select Finished.

使用 tmsh 创建 HTTP/3 virtual server

具体步骤如下:

  1. Log in to the TMOS Shell ( tmsh ) by entering the following command: tmsh

  2. To create an HTTP/3 virtual server, use the following command syntax:

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    create ltm virtual <vs_name> ip-protocol udp destination <ipaddress>:<port_number> pool <pool_name> source-address-translation {type <type>} profiles add { udp { context clientside } tcp { context serverside } <clientssl_profile> { context clientside } <serverssl_profile> {context serverside } <quic_profile> { context clientside } <http3_profile> { context clientside } <http_profile> httprouter }

    For example, enter the following command to create an HTTP/3 virtual server that contains the attributes in the table that follows:

    1
    create ltm virtual quic_vs ip-protocol udp destination 10.10.10.10:4433 pool example_pool source-address-translation {type automap} profiles add { udp { context clientside } tcp { context serverside } clientssl-quic { context clientside } serverssl {context serverside } quic { context clientside } http3 { context clientside } http httprouter }
    Option Value
    Virtual Server name quic_vs
    Destination Address/Mask 10.10.10.10
    Service Port 4433
    Protocol UDP
    Protocol Profile (Client) udp
    Protocol Profile (Server) tcp
    HTTP Profile http
    SSL Profile (Client) clientssl-quic
    SSL Profile (Server) serverssl
    Source Address Translation Auto Map
    HTTP MRF Router Enabled
    QUIC Profile (experimental) quic
    HTTP/3 Profile (experimental) http3
    Pool example_pool

2.2 Nginx HTTP/3

参考:Introducing a Technology Preview of NGINX Support for QUIC and HTTP/3

2020年6月10日,NGINX 宣布了 NGINX 的官方 QUIC 和 HTTP/3 实现的初始版本,即 http_v3_module。这是一个技术预览,应该被视为实验性的 - 它不适用于生产环境。在编写本文时,QUIC 标准尚未定稿,并且此初始版本是针对当前草案的一个子集实现的。

经过几个月的设计和开发,http_v3_module 已经准备好进行互操作性测试。我们也欢迎一般的反馈和代码贡献。请注意,http_v3_module 在 NGINX 开源主线开发分支中不可用(也不是 NGINX Plus 的任何版本);因为它仍处于试验阶段,所以它是一个独立的开发分支,位于 https://hg.nginx.org/nginx-quic。

还请注意,这个 QUIC + HTTP/3 的实现是全新的,与 Cloudflare 作为其 quiche 项目的一部分提供的修补程序无关。

对于那些熟悉 NGINX 配置的人来说,启用 QUIC + HTTP/3 非常简单。

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server {
listen 443 ssl; # TCP listener for HTTP/1.1
listen 443 http3 reuseport; # UDP listener for QUIC+HTTP/3

ssl_protocols TLSv1.3; # QUIC requires TLS 1.3
ssl_certificate ssl/www.example.com.crt;
ssl_certificate_key ssl/www.example.com.key;

add_header Alt-Svc 'quic=":443"'; # Advertise that QUIC is available
add_header QUIC-Status $quic; # Sent when QUIC was used
}

2.3 Microsoft HTTP/3

Microsoft 在最新的 Windows Insider Preview Builds 中支持 QUIC 和 HTTP/3,并将其开源,名为 MsQuic

MsQuic is Open Source

Microsoft 正在开发开源的 QUIC library,叫做 MsQuic, 在 GitHub 基于 MIT license. MsQuic 是一个跨平台的通用库,它实现了 QUIC 传输协议。QUIC 正在由互联网工程工作组(IETF)制定标准。MsQuic 是一个针对多种使用模式优化的客户机和服务器解决方案,并被多个 Microsoft 产品和服务使用。MsQuic 目前处于预览阶段,支持 Windows 和 Linux。

Windows 10

在 Windows 10 上,MsQuic 依赖于 Schannel 对于 TLS 1.3 功能的内置支持。MsQuic 以 msquic.sys驱动程序的方式封装在 Windows 内核之中,以支持内置的 HTTP 和 SMB 功能。用户模式应用程序使用msquic.dll(从这里构建)并将其与他们的应用程序打包。

Important This configuration requires running the latest Windows Insider Preview Builds for Schannel’s TLS 1.3 support.
Important This configuration does not support 0-RTT due to Schannel’s current lack of support.

配置选项

以下是在 Windows Insider Build 20175 中的 IIS 绑定一个 HTTPS 站点的截图,可以看到如同 HTTP/2 的设置,TLS 1.3 和 QUIC 默认将启用,除非手动勾选禁用。

TLSv13-QUIC-on-Win10-insider-20175

2.4 Apache httpd

暂时没有 Apache httpd 支持 HTTP/3 的消息。Apache 目前还没有承诺何时进行相关的支持工作。

LiteSpeed is an Apache alternative supporting many of the same features, but with strong QUIC and HTTP/3 support.

3. 客户端

参考:

https://developers.cloudflare.com/http3/intro

https://quic.nginx.org/README

3.1 Firefox

Firefox 75 及以上版本支持 HTTP/3

启用方法:在地址栏输入 ‘about:config’,配置 network.http.http3.enabled = true

通过 “Web 开发者” 可以看到 “版本:HTTP/3” “协议版本:: TLSv1.3”

3.2 Chrome、Edge

Chrome 83 及以上版本支持 HTTP/3,使用命令行增加如下启动参数:

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$ ./chrome --enable-quic --quic-version=h3-27

Running on Windows

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cd C:\Users\$USER\AppData\Local\Google\Chrome\Application
chrome.exe --enable-quic --quic-version=h3-27

(replace $USER with the name of your account on Windows)

Running on macOS

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/Applications/Google\ Chrome.app/Contents/MacOS/Google\ Chrome --enable-quic --quic-version=h3-27

Microsoft Edge (based on Chromium) 与 Chrome 同步支持,例如在 macOS 中运行 Edge:

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/Applications/Microsoft\ Edge.app//Contents/MacOS/Microsoft\ Edge --enable-quic --quic-version=h3-27

3.3 Curl

文档显示 Curl 7.66 及以上支持 HTTP/3,使用 –http3 参数,但实际上需要额外配置才能支持!

  • Ubuntu 20.04 自带 7.68 但不可直接使用

  • CentOS 8 自带 7.61,更新也不可直接使用:

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rpm -Uvh http://www.city-fan.org/ftp/contrib/yum-repo/rhel8/x86_64/city-fan.org-release-2-1.rhel8.noarch.rpm
dnf --enablerepo=city-fan.org install libcurl libcurl-devel
  • macOS 10.15.5 自带 7.64,更新后也不可直接使用:
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brew install curl
ln /usr/local/bin/curl /usr/local/Cellar/curl/7.71.1/bin/curl
chmod +x /usr/local/bin/curl

报错如下:

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curl --http3 -s -o /dev/null -v https://sysin.org

curl: option --http3: the installed libcurl version doesn't support this
curl: try 'curl --help' or 'curl --manual' for more information

解决办法:创建支持 HTTP/3 的 curl:参看 HTTP3 (and QUIC)

Linux: ngtcp2 version curl Build with OpenSSL

Build (patched) OpenSSL

git clone --depth 1 -b OpenSSL_1_1_1d-quic-draft-27 https://github.com/tatsuhiro-t/openssl
cd openssl
./config enable-tls1_3 --prefix=/usr/local/openssl
make
make install_sw

Build nghttp3

cd ..
git clone https://github.com/ngtcp2/nghttp3
cd nghttp3
autoreconf -i
./configure --prefix=/usr/local/nghttp3 --enable-lib-only
make
make install

Build ngtcp2

cd ..
git clone https://github.com/ngtcp2/ngtcp2
cd ngtcp2
autoreconf -i
./configure PKG_CONFIG_PATH=/usr/local/openssl/lib/pkgconfig:/usr/local/nghttp3/lib/pkgconfig LDFLAGS="-Wl,-rpath,<somewhere1>/lib" --prefix=/usr/local/ngtcp2
make
make install

Build curl

cd ..
git clone https://github.com/curl/curl
cd curl
./buildconf
LDFLAGS="-Wl,-rpath,/usr/local/openssl/lib" ./configure --with-ssl=/usr/local/openssl --with-nghttp3=/usr/local/nghttp3 --with-ngtcp2=/usr/local/ngtcp2 --enable-alt-svc
make

也可以 Build with GnuTLS

macOS:Curl + Quiche

Homebrew formula for curl + quiche to easily build and test HTTP/3 on MacOS.

Requirement

Install homebrew from https://brew.sh/

Build

This will replace your current curl installation. Run the following commands to install required dependencies and to build curl with quiche support.

  • Uninstall curl if you already have:
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brew remove -f curl
  • Build curl with quiche:
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brew install -s https://raw.githubusercontent.com/cloudflare/homebrew-cloudflare/master/curl.rb

At the end curl binary will be installed on “/usr/local/opt/curl/bin”, so you need to add to your $PATH

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ln /usr/local/opt/curl/bin/curl /usr/local/bin/curl

Check if curl with H3 support is built properly:

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curl --help | egrep 'alt-svc|http3'
--alt-svc <file name> Enable alt-svc with this cache file
--http3 Use HTTP v3

Now, you can try curl on any H3 enabled sites.

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curl --http3 -I https://sysin.org
curl --http3 -I https://cloudflare-quic.com

3.4 在线检测网站

https://http3check.net/

https://gf.dev/http3-test




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