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qaware.de
Franz Wimmer
@zalintyre@chaos.social
Making the internet faster
HTTP/3 und QUIC
Franz Wimmer
Senior Software Engineer @ QAware GmbH
Seit 5 Jahren bei QAware
Studium Informatik an der TH Rosenheim
Vorlesung “Cloud Computing” @ TH Rosenheim
Entwicklung von Cloud Native Applications
DevOps Engineer
Public Speaking *
QAware | 2
* https://codefoundry.de/talks
Die Geschichte des WWW
Google IETF
3
Google IETF
2
Autor: Tim Berners-Lee IETF
Version 1
Die Geschichte des WWW
Zeitleiste
HTTP 0.9 HTTP 1.0 HTTP 1.1 SPDY HTTP/2 HTTP/3
1991 1996 1997 2012 2015 2013 2019
QUIC
HTTP/0.9: Erster Entwurf
■ Autor: Tim Berners-Lee, 1991
■ Request besteht nur aus einer einzigen Zeile
■ Der Server antwortet mit einem Dokument (HTML)
$ telnet google.com 80
Connected to 74.125.xxx.xxx
GET /about/
(hypertext response)
(connection closed)
■ Ein Response-Status wird eingeführt (200 / 404 / etc).
■ Request und Response können jetzt Header enthalten.
HTTP/1.0
$ telnet website.org 80
Connected to xxx.xxx.xxx.xxx
GET /rfc/rfc1945.txt HTTP/1.0
User-Agent: CERN-LineMode/2.15 libwww/2.17b3
Accept: */*
HTTP/1.0 200 OK
Content-Type: text/plain
Content-Length: 137582
Last-Modified: Wed, 1 May 1996 12:45:26 GMT
(plain-text response)
(connection closed)
■ Eine TCP-Verbindung kann für mehrere HTTP-Requests genutzt werden (Connection: Keep-Alive).
■ Die Requests erfolgen aber seriell.
■ Aushandlung von Content, Encoding, Sprache, etc.
HTTP/1.1
GET /index.html HTTP/1.1
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8
Accept-Encoding: gzip,deflate,sdch
Accept-Language: en-US,en;q=0.8
Accept-Charset: ISO-8859-1,utf-8;q=0.7,*;q=0.3
HTTP/1.1 200 OK
Connection: keep-alive
Content-Type: text/html; charset=utf-8
Cache-Control: max-age=0, no-cache
Transfer-Encoding: chunked
<!doctype html>
■ SPDY ist ein Tunnel um HTTP/HTTPS.
■ Requests werden modifiziert.
■ Keine Anpassung der Anwendung nötig.
■ Features:
– Kompression
– HTTP-Header werden nicht mehrfach gesendet
– SPDY erfordert die TLS-Extension“Next Protocol Negotiation” (NPN) im Server und im Browser.
– SPDY ist deprecated.
SPDY
■ Voll abwärtskompatibel zu HTTP/1.1.
■ Der Server kann ungefragt Resourcen zum Client pushen.
■ Der Standard umfasst HTTP und HTTPS.
■ Setzt die TLS-Extension “Application-Layer Protocol Negotiation” (ALPN) voraus.
■ Alle Browser unterstützen mit HTTP/2 nur noch mit TLS.
■ Kein Head of Line Blocking (HOL) mehr
■ Clients fragen immer mit HTTP/1.1 an. HTTP/2 wird deshalb ausgehandelt.
HTTP/2
■ Ich will HTTP/2 Server Push einsetzen, aber mein Appserver kann das nicht!?
■ Kein Problem! Nginx als Frontend-Webserver kann das.
■ Der Appserver muss nur einen Link-Header mitsenden:
Hilfe, meine Anwendung spricht kein HTTP/2!
HTTP/1.1 200 OK
content-type: text/html; charset=UTF-8
Link: </style.css>; as=style; rel=preload
<content>
GET / HTTP/1.1
Host: rosencrime24.de
HTTP/3 und QUIC
■ HTTP/2 löst nicht das Problem des “TCP Head
of Line Blocking”.
■ Über eine TCP-Verbindung werden viele
Dokumente übertragen.
■ Wenn auf dem Weg ein TCP-Paket verloren
geht, wird die ganze Verbindung angehalten.
■ “TCP Retransmission”
Probleme mit HTTP/2 und TCP
QUIC (Quick UDP Internet Connections)
■ 2012 bei Google entwickelt
■ Protokoll: UDP, Port 443
■ Übernimmt Funktionen von TCP und TLS
– Verbindung wird in Streams aufgeteilt
– Non-Blocking
– Es werden weiter korrekte Daten zugestellt, auch wenn ein Stream gerade repariert werden
muss
■ Jedes Paket ist einzeln verschlüsselt
■ Auf Anwendungsebene implementiert
– Nicht im Kernel, wie z.B. TCP
■ Ziel: Overhead beim initialen Handshake reduzieren
QUIC
Verbindungsaufbau im Vergleich
■ Load Balancing / Network Management mit TCP war einfach.
– Pakete einer TCP-Verbindung landen immer beim richtigen Server (sticky sessions).
■ Überwachung wird eingeschränkt (mandatory encryption).
■ Bei UDP gibt es keine Sequenznummer im Header.
– Die Infrastruktur muss jetzt die Connection ID im QUIC-Header beachten.
HTTP/3 – Was nicht mehr geht
Benchmarks
Bandbreite und Latenz
Handshake-Performance
Implementierungen
Browser (https://caniuse.com/http3):
■ Chrome (87), Firefox (88), Edge (87) und Opera (74) unterstützen HTTP/3.
■ Selbst testen: https://cloudflare-quic.com/ | https://http3.is
Webserver:
■ nginx (Preview):
https://www.nginx.com/blog/binary-packages-for-preview-nginx-quic-http3-implementation/
■ Apache: Kein Kommentar zu HTTP/3
■ HAproxy (2.6)
Tools:
■ curl unterstützt HTTP/3 seit Version 7.66.0.
■ wget: Kein Kommentar zu HTTP/3
■ Support für go und Cloudflare
Implementierungen von HTTP/3
Q & A
Franz Wimmer
https://codefoundry.de
https://chaos.social/@zalintyre

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HTTP/3 und QUIC Making the internet faster

  • 2. Franz Wimmer Senior Software Engineer @ QAware GmbH Seit 5 Jahren bei QAware Studium Informatik an der TH Rosenheim Vorlesung “Cloud Computing” @ TH Rosenheim Entwicklung von Cloud Native Applications DevOps Engineer Public Speaking * QAware | 2 * https://codefoundry.de/talks
  • 4. Google IETF 3 Google IETF 2 Autor: Tim Berners-Lee IETF Version 1 Die Geschichte des WWW Zeitleiste HTTP 0.9 HTTP 1.0 HTTP 1.1 SPDY HTTP/2 HTTP/3 1991 1996 1997 2012 2015 2013 2019 QUIC
  • 5. HTTP/0.9: Erster Entwurf ■ Autor: Tim Berners-Lee, 1991 ■ Request besteht nur aus einer einzigen Zeile ■ Der Server antwortet mit einem Dokument (HTML) $ telnet google.com 80 Connected to 74.125.xxx.xxx GET /about/ (hypertext response) (connection closed)
  • 6. ■ Ein Response-Status wird eingeführt (200 / 404 / etc). ■ Request und Response können jetzt Header enthalten. HTTP/1.0 $ telnet website.org 80 Connected to xxx.xxx.xxx.xxx GET /rfc/rfc1945.txt HTTP/1.0 User-Agent: CERN-LineMode/2.15 libwww/2.17b3 Accept: */* HTTP/1.0 200 OK Content-Type: text/plain Content-Length: 137582 Last-Modified: Wed, 1 May 1996 12:45:26 GMT (plain-text response) (connection closed)
  • 7. ■ Eine TCP-Verbindung kann für mehrere HTTP-Requests genutzt werden (Connection: Keep-Alive). ■ Die Requests erfolgen aber seriell. ■ Aushandlung von Content, Encoding, Sprache, etc. HTTP/1.1 GET /index.html HTTP/1.1 Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8 Accept-Encoding: gzip,deflate,sdch Accept-Language: en-US,en;q=0.8 Accept-Charset: ISO-8859-1,utf-8;q=0.7,*;q=0.3 HTTP/1.1 200 OK Connection: keep-alive Content-Type: text/html; charset=utf-8 Cache-Control: max-age=0, no-cache Transfer-Encoding: chunked <!doctype html>
  • 8. ■ SPDY ist ein Tunnel um HTTP/HTTPS. ■ Requests werden modifiziert. ■ Keine Anpassung der Anwendung nötig. ■ Features: – Kompression – HTTP-Header werden nicht mehrfach gesendet – SPDY erfordert die TLS-Extension“Next Protocol Negotiation” (NPN) im Server und im Browser. – SPDY ist deprecated. SPDY
  • 9. ■ Voll abwärtskompatibel zu HTTP/1.1. ■ Der Server kann ungefragt Resourcen zum Client pushen. ■ Der Standard umfasst HTTP und HTTPS. ■ Setzt die TLS-Extension “Application-Layer Protocol Negotiation” (ALPN) voraus. ■ Alle Browser unterstützen mit HTTP/2 nur noch mit TLS. ■ Kein Head of Line Blocking (HOL) mehr ■ Clients fragen immer mit HTTP/1.1 an. HTTP/2 wird deshalb ausgehandelt. HTTP/2
  • 10. ■ Ich will HTTP/2 Server Push einsetzen, aber mein Appserver kann das nicht!? ■ Kein Problem! Nginx als Frontend-Webserver kann das. ■ Der Appserver muss nur einen Link-Header mitsenden: Hilfe, meine Anwendung spricht kein HTTP/2! HTTP/1.1 200 OK content-type: text/html; charset=UTF-8 Link: </style.css>; as=style; rel=preload <content> GET / HTTP/1.1 Host: rosencrime24.de
  • 12. ■ HTTP/2 löst nicht das Problem des “TCP Head of Line Blocking”. ■ Über eine TCP-Verbindung werden viele Dokumente übertragen. ■ Wenn auf dem Weg ein TCP-Paket verloren geht, wird die ganze Verbindung angehalten. ■ “TCP Retransmission” Probleme mit HTTP/2 und TCP
  • 13. QUIC (Quick UDP Internet Connections)
  • 14. ■ 2012 bei Google entwickelt ■ Protokoll: UDP, Port 443 ■ Übernimmt Funktionen von TCP und TLS – Verbindung wird in Streams aufgeteilt – Non-Blocking – Es werden weiter korrekte Daten zugestellt, auch wenn ein Stream gerade repariert werden muss ■ Jedes Paket ist einzeln verschlüsselt ■ Auf Anwendungsebene implementiert – Nicht im Kernel, wie z.B. TCP ■ Ziel: Overhead beim initialen Handshake reduzieren QUIC
  • 16. ■ Load Balancing / Network Management mit TCP war einfach. – Pakete einer TCP-Verbindung landen immer beim richtigen Server (sticky sessions). ■ Überwachung wird eingeschränkt (mandatory encryption). ■ Bei UDP gibt es keine Sequenznummer im Header. – Die Infrastruktur muss jetzt die Connection ID im QUIC-Header beachten. HTTP/3 – Was nicht mehr geht
  • 21. Browser (https://caniuse.com/http3): ■ Chrome (87), Firefox (88), Edge (87) und Opera (74) unterstützen HTTP/3. ■ Selbst testen: https://cloudflare-quic.com/ | https://http3.is Webserver: ■ nginx (Preview): https://www.nginx.com/blog/binary-packages-for-preview-nginx-quic-http3-implementation/ ■ Apache: Kein Kommentar zu HTTP/3 ■ HAproxy (2.6) Tools: ■ curl unterstützt HTTP/3 seit Version 7.66.0. ■ wget: Kein Kommentar zu HTTP/3 ■ Support für go und Cloudflare Implementierungen von HTTP/3
  • 22. Q & A Franz Wimmer https://codefoundry.de https://chaos.social/@zalintyre