利用 HTTP/3 提供快速、可靠且安全的网络体验
令人兴奋的消息：HTTP/3 现在可供所有 Akamai 内容交付 客户使用。这是 HTTP/3 在全球最大规模的部署。
HTTP/3 是超文本传输协议 (HTTP) 的最新版迭代，该版沿用了 HTTP/1.1 和 HTTP/2 的概念，但在传输层采用了 QUIC 协议，而非 传输控制协议 (TCP) 。
历经多年探索，互联网工程任务组 (IETF) 于 2022 年 6 月 正式发布 HTTP/3 。作为内容交付领域的市场领导者，Akamai 一直积极参与 HTTP/3 的开发和规范制定，并已与超过 85 家客户一起完成了 12 个月以上的用户验收测试。
Akamai 继续引领对互联网中开放式标准的支持，让数十亿人的生活更美好，每天感受数十亿次美好的瞬间，另外， HTTP/3 代表着在提高内容交付的速度、安全性和可靠性方面迈出了重要一步。
快速适应变化：QUIC 演进
变化是自然规律，因而我们的适应能力不断受到考验，尤其是在过去 30 年里。在前几代技术的更新换代中，新技术可能需要几十年时间才能推出，但与此不同，自从有了互联网技术以后， 创新的速度呈指数级增长 。网络协议也不例外，HTTP/2 于 2015 年实现了标准化，而针对 HTTP/3 的工作始于 2018 年。
那么，短短三年的时间里发生了哪些变化？
答案便是 QUIC
QUIC 于 2012 年由 Google 设计，并于 2021 年实现了标准化，这是一个基于用户数据报协议 (UDP) 的传输协议，与 TLS 1.3 深度集成。Akamai 首席架构师兼 HTTP/3 RFC 编辑 Mike Bishop 之前 深入了解了 QUIC 的起源 以及 QUIC 如何对于 HTTP/3 而言不可或缺。
QUIC 旨在解决与 TCP 相关的大多数效率问题，包括升级版 TCP 在设备上的兼容性问题。UDP 与大多数设备兼容，且功能集较小，因而比 TCP 更为灵活。由于集成了 TLS 1.3，QUIC 减少了建立安全连接所需的网络往返次数。
此外，QUIC 可以更好地处理数据流、保护隐私，同时改进了丢包检测和恢复。这与 HTTP 层基于 TCP 协议处理数据流的传统方法形成了鲜明对比。通过将这些功能转移到传输层，QUIC 能够提高效率并带来更好的用户体验（图 1）。
图 1：HTTP/2 与 HTTP/3 间的高级别协议堆栈对比
HTTP/3：更快、更安全、更可靠
HTTP/3 沿袭了 QUIC 在传输数据时的功能，并消除了 TCP 在性能、隐私、可靠性和兼容性方面的限制。
提高性能
加载速度的提高以及延迟的降低，使 API 调用、流媒体和网页等现代在线体验受益匪浅。HTTP/3 可加快连接设置速度，从而减少 Web 服务器和客户端之间所需的往返次数。
而采用 TCP，则需要单独的三方握手来建立连接，因而增加了延迟。另一方面，QUIC 通过与 TLS 1.3 的深度集成，将传输和加密握手组合为一次往返。这大大缩短了建立连接所需的时间（图 2）。
图 2：HTTP/3 减少了往返次数
示例：大型媒体客户
以下是我们的一家超大型媒体客户的例子，该客户于 2023 年 4 月 19 日在拉美国家/地区提供欧洲足球赛事直播期间的 HTTP/3 和 HTTP/2 流量（图 3）。这两个协议版本之间的流量几乎是一比一的，且该赛事中出现了一个 4.16 Tb/s 的重要流量峰值。
图 3：2023 年 4 月 19 日的赛事直播期间出现 4.16 Tb/s 的峰值流量
总体而言，HTTP/3 的性能优于 HTTP/2，且该客户因周转时间 (TAT) 的缩短和吞吐量的提高而受益匪浅。TAT 指标指的是从 Akamai 边缘服务器接收到 HTTP 请求的第一个字节到将响应的第一个字节放入套接字所需的时间（以毫秒为单位）。
该指标可用于度量我们服务器端的效率，对于评估 HTTP 实施的性能十分重要，同时也有助于度量端到端延迟。吞吐量指的是在某段时间内可利用协议发送和接收的数据量。
例如，在第一个阈值中，HTTP/3 请求中有 96.2% 的 TAT 低于 25 毫秒，而使用 HTTP/2 时，只有 89.7% 的请求可满足这一标准。这意味着 6.5% 的提升。此外，还需要注意的是，所有 HTTP/3 请求的 TAT 均低于 500 毫秒（表 1）。
表 1.2023 年 4 月 19 日直播期间 HTTP/3 与 HTTP/2 间的 TAT 对比
在吞吐量方面，HTTP/3 在所有吞吐量水平上均优于 HTTP/2，尤其是在速率较低的情况下更是如此。在第一个阈值中，HTTP/3 明显优于 HTTP/2，其中分别有 86.2% 和 73.5% 的连接速度超过 1Mbps，这意味着提高了 12.7%。随着吞吐量水平的提高，HTTP/3 和 HTTP/2 之间的差距缩小，但 HTTP/3 在每个阈值级别上的表现仍然始终优于 HTTP/2（表 2）。
表 2.2023 年 4 月 19 日直播期间 HTTP/3 与 HTTP/2 间的吞吐量对比
请注意，性能总是会受到各种因素的影响，如最终用户的位置、带宽、提供的内容类型等。虽然与 HTTP/1.x 相比，HTTP/2 的性能有了显著的改进，但 HTTP/3 的优势同样不可小觑。
缓解了队头阻塞情况
HTTP/3 提高性能的另一种方法是减少队头阻塞。在 HTTP/2 中，因依赖于 TCP，即使一个 TCP 数据包延迟或丢失，也可能导致其后的所有其他数据包被困，直到恢复为止。对于网页来说这可能是一个问题，原因如下：比如，承载 CSS 数据的单个数据包丢失不应该影响后续包含 JavaScript (JS) 代码的数据包；此问题可通过 QUIC 得以解决，因为 QUIC 会基于每个数据流（分别用于 CSS 和 JS 资源）跟踪数据包丢失，只会让实际遭受丢失或中断情况的数据流出现延迟。
Akamai 高级技术解决方案架构师兼 IETF 撰稿人 Robin Marx 在 这篇深入剖析的文章 中详细介绍了队头阻塞。此外，您还可以查看 Robin 有关其他 HTTP/3 性能提升方面的 精彩文章 。
专为提高可靠性而设计
HTTP/3 的一大优势在于 QUIC 在设计上更加稳健，与 TCP 相比，能够更有效地预防网络拥塞和数据包丢失。这是因为 QUIC 采用经过更新的丢失恢复和拥塞控制机制，可帮助高效、可靠地传递数据包。
HTTP/3 还使用了更出色的优先级排序方案，可进一步提升可靠性。此系统十分必要，这样一来，在数据传输过程中，重要数据的优先级便高于那些不太重要的数据。 HTTP/2 的复杂优先级树 将代之以更简单的设置，该设置采用了更易于理解和实现的简单优先级。这有助于确保即使在网络拥塞的情况下也能先交付关键数据。
增强了私密性和安全性
HTTP/3 包括一些安全增强功能，如 TLS 1.3 和传输层数据包加密，可更好地保护客户数据和敏感信息免遭潜在的安全威胁。QUIC 还吸取了从 TCP 和 UDP 中的许多经验教训，针对许多已知的拒绝服务攻击提供了内置的保护和抵御措施。对传输层的大部分元数据（如数据包编号）进行加密，会让攻击者更难推断或操控连接属性。
HTTP/3 的未来
我们相信，HTTP/3 将继续推进网络发展，塑造网络的未来，我们很期待看到它将如何改变我们与数字内容的交互。Akamai 将一如既往地致力于为客户提供出色性能，并期望不断拓展 HTTP/3 服务的范围。
此外，Akamai 还与 IETF 和万维网联盟等标准化组织一起开展其他 HTTP/3 相关工作。Akamai 专家参与推出了一系列新标准，如 WebTransport、Alt-SvcB、HTTPS DNS 记录以及 Media Over QUIC。所以，未来可期。
启用 HTTP/3 而无任何额外费用
HTTP/3 使网络性能和安全有了质的提升，我们很高兴能够向我们的内容交付客户提供它，而且 不额外收取费用。借助 QUIC，HTTP/3 可为用户提供了更快、更可靠且更安全的网络体验。
您可以立即开始使用。按照 本文档 中的指导在您的交付属性上启用 HTTP/3，或 联系我们的支持团队 以获得进一步帮助。
特别鸣谢 Robin Marx 和 Rafal Myszka 对本博文的贡献。
