2015 年 HTTP/2 标准发表后，大多数主流浏览器也于当年年底支持该标准。此后，凭借着多路复用、头部压缩、服务器推送等优势，HTTP/2 得到了越来越多开发者的青睐。不知不觉的 HTTP 已经发展到了第三代，鹅厂也紧跟技术潮流，很多项目也在逐渐使用 HTTP/3。本文基于兴趣部落接入 HTTP/3 的实践，聊一聊 HTTP/3 的原理以及业务接入的方式。
1. HTTP/3 原理
1.1 HTTP 历史
在介绍 HTTP/3 之前，我们先简单看下 HTTP 的历史，了解下 HTTP/3 出现的背景。
随着网络技术的发展，1999 年设计的 HTTP/1.1 已经不能满足需求，所以 Google 在 2009 年设计了基于 TCP 的 SPDY，后来 SPDY 的开发组推动 SPDY 成为正式标准，不过最终没能通过。不过 SPDY 的开发组全程参与了 HTTP/2 的制定过程，参考了 SPDY 的很多设计，所以我们一般认为 SPDY 就是 HTTP/2 的前身。无论 SPDY 还是 HTTP/2，都是基于 TCP 的，TCP 与 UDP 相比效率上存在天然的劣势，所以 2013 年 Google 开发了基于 UDP 的名为 QUIC 的传输层协议，QUIC 全称 Quick UDP Internet Connections，希望它能替代 TCP，使得网页传输更加高效。后经提议，互联网工程任务组正式将基于 QUIC 协议的 HTTP （HTTP over QUIC）重命名为 HTTP/3。
1.2 QUIC 协议概览
TCP 一直是传输层中举足轻重的协议，而 UDP 则默默无闻，在面试中问到 TCP 和 UDP 的区别时，有关 UDP 的回答常常寥寥几语，长期以来 UDP 给人的印象就是一个很快但不可靠的传输层协议。但有时候从另一个角度看，缺点可能也是优点。QUIC（Quick UDP Internet Connections，快速 UDP 网络连接） 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。用一张图可以清晰地表示他们之间的关系。
那 QUIC 和 HTTP/3 什么关系呢？QUIC 是用来替代 TCP、SSL/TLS 的传输层协议，在传输层之上还有应用层，我们熟知的应用层协议有 HTTP、FTP、IMAP 等，这些协议理论上都可以运行在 QUIC 之上，其中运行在 QUIC 之上的 HTTP 协议被称为 HTTP/3，这就是”HTTP over QUIC 即 HTTP/3“的含义。
因此想要了解 HTTP/3，QUIC 是绕不过去的，下面主要通过几个重要的特性让大家对 QUIC 有更深的理解。
1.3 零 RTT 建立连接
用一张图可以形象地看出 HTTP/2 和 HTTP/3 建立连接的差别。
HTTP/2 的连接需要 3 RTT，如果考虑会话复用，即把第一次握手算出来的对称密钥缓存起来，那么也需要 2 RTT，更进一步的，如果 TLS 升级到 1.3，那么 HTTP/2 连接需要 2 RTT，考虑会话复用则需要 1 RTT。有人会说 HTTP/2 不一定需要 HTTPS，握手过程还可以简化。这没毛病，HTTP/2 的标准的确不需要基于 HTTPS，但实际上所有浏览器的实现都要求 HTTP/2 必须基于 HTTPS，所以 HTTP/2 的加密连接必不可少。而 HTTP/3 首次连接只需要 1 RTT，后面的连接更是只需 0 RTT，意味着客户端发给服务端的第一个包就带有请求数据，这一点 HTTP/2 难以望其项背。那这背后是什么原理呢？我们具体看下 QUIC 的连接过程。
Step1：首次连接时，客户端发送 Inchoate Client Hello 给服务端，用于请求连接；
Step2：服务端生成 g、p、a，根据 g、p 和 a 算出 A，然后将 g、p、A 放到 Server Config 中再发送 Rejection 消息给客户端；
Step3：客户端接收到 g、p、A 后，自己再生成 b，根据 g、p、b 算出 B，根据 A、p、b 算出初始密钥 K。B 和 K 算好后，客户端会用 K 加密 HTTP 数据，连同 B 一起发送给服务端；
Step4：服务端接收到 B 后，根据 a、p、B 生成与客户端同样的密钥，再用这密钥解密收到的 HTTP 数据。为了进一步的安全（前向安全性），服务端会更新自己的随机数 a 和公钥，再生成新的密钥 S，然后把公钥通过 Server Hello 发送给客户端。连同 Server Hello 消息，还有 HTTP 返回数据；
Step5：客户端收到 Server Hello 后，生成与服务端一致的新密钥 S，后面的传输都使用 S 加密。
这样，QUIC 从请求连接到正式接发 HTTP 数据一共花了 1 RTT，这 1 个 RTT 主要是为了获取 Server Config，后面的连接如果客户端缓存了 Server Config，那么就可以直接发送 HTTP 数据，实现 0 RTT 建立连接。
