HTTP/3 在野外的应用：为什么它在最关键的方面胜过 HTTP/2
2025-06-24 15:13:16 +0000 UTC
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简介
HTTP/3 是 HTTP 协议的下一个主要版本，它利用了 QUIC（一种新的基于 UDP 的传输协议），与依赖于 TCP 的前身（HTTP/1.1 和 HTTP/2）相比，它在性能和可靠性方面实现了显著的改进。本文探讨了 HTTP/3 的现实世界采用情况、其关键优势以及在哪些场景下它能提供最大的价值。
HTTP/3 为何因其回退机制而具有弹性
HTTP/3 的设计考虑了弹性，确保了在不支持新协议的网络中也能保持无缝的用户体验。这是通过一种优雅的回退机制实现的，该机制透明地切换到 HTTP/2，而不会中断用户连接。
浏览器和服务器通过以下方式协商 HTTP/3：
- DNS HTTPS/SVCB 记录：浏览器可以查询 DNS 记录，以发现服务器是否支持 HTTP/3。
- Alt-Svc 标头：服务器可以在 HTTP/2 响应中包含
alt-svc（备用服务）标头，向浏览器宣告其对 HTTP/3 的支持。 - 机会性 QUIC 连接：当浏览器连接到已知支持 HTTP/3 的服务器时，它会尝试机会性地建立 QUIC 连接。如果 QUIC 连接失败（例如，由于 UDP 阻塞或 NAT 问题），浏览器会默默地回退到基于 TCP 的 HTTP/2，而不会影响用户体验。
- TLS 握手中的 ALPN：在 TLS 握手期间，应用层协议协商（ALPN）用于协商 HTTP 版本。如果服务器支持 HTTP/3，它会通告
h3ALPN 字符串。QUIC 握手可实现 1-RTT 连接（如果使用会话恢复，则为 0-RTT）。如果服务器不支持h3，客户端会自动回退到 HTTP/2。 - 回退流程（通过 Wireshark 观察）：
- 浏览器发送 A/AAAA 记录（也可能是 HTTPS/SVCB 或服务绑定记录）的 DNS 查询。
- 它尝试与目标 IP 和端口进行 QUIC 握手。
- 如果在短暂的超时窗口（通常为 300-500 毫秒）内未收到 QUIC 响应，浏览器会并行启动 TCP 握手。
关键洞察：浏览器会竞争 QUIC 和 TCP 连接。首先完成握手的连接将被使用：如果 QUIC 成功，则使用 HTTP/3。如果 QUIC 被阻塞或超时，则使用基于 TCP 的 HTTP/2。这种双重握手模型确保了机会性地尝试 HTTP/3，但在需要时能优雅地回退到 HTTP/2，而不会影响用户。
技术比较表
| 特性 | HTTP/1.1 | HTTP/2 | HTTP/3 |
| 传输协议 | TCP | TCP | UDP + QUIC |
| 多路复用级别 | 无（每个连接 1 个请求） | 应用层（多个流） | 传输层（QUIC 原生流） |
| 并发请求/域 | 约 6 个（浏览器限制） | 通过流无限 | 通过流无限 |
| 队头阻塞 | 在应用/浏览器级别 | 是（TCP 级别的队头阻塞影响所有流） | 否（QUIC 避免了传输级别的队头阻塞） |
| 性能（许多资产） | 排队和阻塞 | 并行加载 | 并行 + 在较差网络中表现更佳 |
| TLS 支持 | 可选/基于 TCP | 强制（TLS 1.2/1.3） | 内置（仅 TLS 1.3） |
| 握手 RTT | 2-3 RTT（TCP + TLS） | 2-3 RTT | 1 RTT（恢复时为 0-RTT） |
| 0-RTT 支持 | 否 | 否 | 是（在恢复的连接上） |
| IP 移动性/NAT 重新绑定 | 否 | 否 | 是（通过 QUIC 连接 ID） |
| 连接恢复 | TLS 会话 ID/票证 | TLS 会话恢复 | QUIC 原生连接 ID |
| 连接重用 | 有限 | 是 | 是 |
| 流优先级 | 否 | 是 | 是 |
| 加密要求 | 否 | 通常强制执行 | 始终（QUIC 设计为加密） |
| 浏览器/CDN 支持 | 通用 | 完全支持 | 快速增长（Chrome、Safari 等） |
| 丢包行为 | 影响整个连接 | 影响所有多路复用流 | 隔离到单个流 |
| 最佳用例 | 旧系统、向后兼容性 | 稳定网络上的通用 Web 流量 | 现代应用、移动、有损或高延迟网络 |
现实世界采用：HTTP/3 正在加速
根据行业数据（HTTP Archive、W3Techs）：
| 年份 | HTTP/2 采用率 | HTTP/3 采用率 |
| 2022 | 约 63% | 约 22%（作为 QUIC） |
| 2023 | 约 64% | 约 28% |
| 2024 | 约 50% | 约 34% |
| 2025（预计） | 约 62.5% | 约 41.5% |
| 2026（预计） | 约 52.5% | 约 57.5% |
像 Cloudflare、Fastly 和 Akamai 这样的 CDN 现在默认启用 HTTP/3。Chrome、Firefox、Safari 和 Edge 都支持 HTTP/3。启用 HTTP/3 的网站呈增长趋势，尤其是在注重性能的地区。
HTTP/3 在哪些方面最重要
根据我们的经验和现实世界测试，HTTP/3 在以下方面提供了最大的影响：
- 高延迟和高丢包率地区：非洲、东南亚、拉丁美洲偏远城市。
- 移动网络：在 LTE 和 Wi-Fi 之间频繁切换。
- API 密集的应用：多个并发的
fetch调用受益于非阻塞多路复用。 - 性能至上的团队：致力于毫秒级改进的团队（例如核心 Web 指标）。
HTTP/3 的主要改进
| 指标 | 中位数改进 | 99 百分位改进 |
| 最大内容绘制 (ms) | 10.40% | 9.60% |
| 视觉上完成 (ms) | 10.50% | 8.60% |