QUIC与HTTP/3实战:现代网络协议解析与性能优化电子书

内容提要

前言

第一部分 网络协议基础知识

第1章 TCP/IP基础知识

1.1 网络协议简介

1.2 TCP/IP简介

1.2.1 应用层

1.2.2 传输层

1.2.3 网络层

1.2.4 网络接口层

1.3 网站是如何加载的

1.3.1 DNS解析

1.3.2 TCP连接建立

1.3.3 TLS连接建立

1.3.4 HTTP请求及应答

1.4 小结

第2章 HTTP基础知识

2.1 HTTP主要版本

2.1.1 HTTP/1.1

2.1.2 HTTP/2

2.1.3 HTTP/3

2.2 HTTP特性之缓存

2.2.1 什么是缓存

2.2.2 缓存分类

2.2.3 缓存机制的实现

2.3 HTTP特性之重定向

2.3.1 什么是重定向

2.3.2 HTTP重定向过程

2.3.3 Nginx中重定向的配置

2.4 HTTP特性之cookie

2.4.1 cookie的作用

2.4.2 服务器如何创建cookie

2.5 HTTP优化的常用手段

2.6 小结

第二部分 QUIC协议

第3章 QUIC协议概述

3.1 HTTPS有什么缺点

3.2 QUIC协议如何解决HTTPS的缺点

3.3 QUIC协议与HTTP/3的关系

3.4 小结

第4章 QUIC协议的流

4.1 流类型与流ID

4.2 流状态

4.2.1 流发送状态机

4.2.2 流接收状态机

4.3 流优先级

4.3.1 流优先级的设置

4.3.2 HTTP/2的流依赖

4.3.3 HTTP/2的流权重

4.3.4 流的多路复用

4.4 流量控制

4.4.1 TCP的流量控制算法

4.4.2 QUIC协议的流量控制算法

4.4.3 流量控制优化策略

4.5 小结

第5章 QUIC连接建立

5.1 连接ID

5.1.1 连接ID的作用

5.1.2 连接ID的生成和使用

5.1.3 数据包如何与连接匹配

5.2 1-RTT连接建立

5.2.1 什么是1-RTT连接建立

5.2.2 Client Hello报文介绍

5.2.3 Server Hello报文介绍

5.2.4 New Session Ticket报文介绍

5.3 0-RTT连接建立

5.3.1 什么是0-RTT连接建立

5.3.2 Client Hello报文介绍

5.3.3 0-RTT包介绍

5.3.4 0-RTT传输参数

5.3.5 Server Hello报文介绍

5.4 建立连接的安全性

5.4.1 0-RTT连接建立的公钥泄漏造成的安全性问题

5.4.2 0-RTT连接建立造成重放攻击问题

5.4.3 建立连接存在放大攻击风险

5.5 连接关闭

5.5.1 如何关闭QUIC连接

5.5.2 连接错误

5.5.3 流错误

5.6 实践建立QUIC连接遇到的性能问题

5.6.1 重试机制导致建立连接需要多个RTT

5.6.2 地址验证机制导致建立连接需要多个RTT

5.6.3 乱序带来的建立连接失败问题

5.6.4 如何提升0-RTT成功率

5.7 小结

第6章 QUIC连接迁移

6.1 什么是连接迁移

6.2 连接迁移过程

6.2.1 探测新路径

6.2.2 客户端发起连接迁移

6.2.3 服务端响应连接迁移

6.3 连接迁移期间的地址验证

6.4 实现连接迁移的难题

6.5 连接迁移的优化

6.5.1 四层负载均衡器的资源消耗优化

6.5.2 连接迁移偶然失败问题优化

6.5.3 连接迁移成功率优化

6.6 小结

第7章 QUIC协议的传输机制

7.1 QUIC协议的传输机制与TCP的传输机制

7.2 RTT的计算方式

7.3 PTO的计算与探测包的实现

7.3.1 PTO的计算

7.3.2 探测包的实现

7.4 拥塞控制算法

7.4.1 QUIC协议的拥塞控制算法

7.4.2 Cubic算法

7.4.3 BBR算法

7.5 小结

第8章 QUIC协议的帧类型与格式

8.1 QUIC协议的帧概述

8.2 PADDING帧

8.3 PING帧

8.4 ACK帧

8.5 STOP_SENDING帧

8.6 CRYPTO帧

8.7 NEW_TOKEN帧

8.8 流相关的帧

8.8.1 STREAM帧

8.8.2 MAX_STREAMS帧

8.8.3 STREAMS_BLOCKED帧

8.8.4 RESET_STREAM帧

8.9 数据相关的帧

8.9.1 MAX_DATA帧

8.9.2 MAX_STREAM_DATA帧

8.9.3 DATA_BLOCKED帧和STREAM_DATA_BLOCKED帧

8.10 连接ID相关的帧

8.10.1 NEW_CONNECTION_ID帧

8.10.2 RETIRE_CONNECTION_ID帧

8.11 PATH_CHALLENGE帧和PATH_RESPONSE帧

8.12 CONNECTION_CLOSE帧

8.13 HANDSHAKE_DONE帧

8.14 使用Wireshark查看QUIC帧

8.15 小结

第9章 QUIC协议与HTTP/3的错误处理

9.1 QUIC协议的错误码

9.2 HTTP/3的错误码

9.3 小结

第三部分 HTTP/3

第10章 HTTP/3的特性

10.1 连接管理

10.1.1 服务发现

10.1.2 连接复用

10.2 消息

10.2.1 请求与响应

10.2.2 消息分帧

10.2.3 首部字段

10.2.4 请求的取消与拒绝

10.3 帧类型

10.3.1 DATA帧

10.3.2 HEADERS帧

10.3.3 CANCEL_PUSH帧、PUSH_PROMISE帧、MAX_PUSH_ID帧

10.3.4 SETTINGS帧

10.3.5 GOAWAY帧

10.4 QPACK压缩

10.4.1 HTTP/2的HPACK算法

10.4.2 HTTP/3的QPACK

10.5 服务器推送

10.6 状态码

10.7 小结

第11章 HTTP/3的应用

11.1 协议竞速

11.2 如何开启浏览器的HTTP/3

11.3 如何使用Nginx的HTTP/3

11.4 HTTP/3支持源地址透传

11.4.1 Proxy Protocol介绍

11.4.2 QUIC协议支持Proxy Protocol

11.5 小结

第12章 HTTP/3的实践和发展

12.1 HTTP/3的实践效果

12.1.1 实验环境测试

12.1.2 业务提升效果

12.2 HTTP/3的发展

12.2.1 HTTP/3适合的应用场景

12.2.2 HTTP/3的未来

12.3 小结

第13章 HTTP/3优化

13.1 升级至HTTP/3对业务的影响

13.2 HTTP/3的应用存在哪些问题

13.3 如何优化HTTP/3的性能

13.3.1 提升0-RTT连接建立的成功率

13.3.2 提升QUIC连接复用率

13.3.3 避免版本协商

13.3.4 支持MPQUIC协议

13.4 小结

第四部分 QUIC协议的实现

第14章 QUIC客户端的代码实现

14.1 QUIC客户端连接建立的代码实现

14.1.1 重试机制

14.1.2 握手过程

14.2 QUIC客户端连接迁移的代码实现

14.3 QUIC客户端流量控制算法的代码实现

14.4 QUIC客户端PING帧的代码实现

14.5 小结

第15章 QUIC服务端的代码实现

15.1 QUIC服务端连接建立的代码实现

15.1.1 解析收到的QUIC包（Initial包）

15.1.2 验证令牌

15.1.3 建立QUIC连接

15.2 QUIC服务端连接迁移的代码实现

15.2.1 eBPF介绍

15.2.2 使用BPF实现多核处理器下的连接迁移

15.2.3 连接迁移处理过程

15.3 QUIC服务端拥塞控制算法的代码实现

15.4 小结