はじめに

2022年6月に標準化されたHTTP/3の内容把握になります

概要

の内容を自己流で噛み砕いたものです。
（間違い・違和感等あれば、やさしくご指摘頂けると幸いです）

Software DesignにあるHTTP/3の記事は
大変わかりやすくので、こちらを直接読んで頂く方が断然オススメです！！

HTTPの歴史

HTTP/0.9

1991年に仕様が公開されるデフォルトのポート80番を使用し、TCP(Transmission Control Protocol)とIP(Internet Protocol)によってコネクションを確立し、HTTPリクエストを送り、レスポンスを受け取るという流れ

HTTP/0.9の問題点

画像のやりとりができない
レスポンスがエラーかどうか判別できない

HTTP/1.0

1992年に仕様が公開される
HTTPヘッダーフィールドにより、HTML以外のコンテンツもHTTPでやりとり可
HTTPステータスコードにより、レスポンスのエラー判定可

HTTP/1.0の追加要素

HTTPヘッダーフィールド
HTTPメソッド(HEAD, POST)
HTTPステータスコード

HTTP/1.0の問題点

-１つのリクエストとレスポンスのやりとりでTCPコネクションを閉じる - 3ウェイハンドシェイクするオーバーヘッドが大きい

HTTP/1.1

1997年にRFC2068が発行 1999年にRFC2616が発行

Keep-Aliveヘッダによって、TCPコネクションを使いわませるようになる
（再確立のオーバーヘッドが解消）

HTTP/1.1の追加要素

Connectionヘッダ
Keep-Aliveヘッダ

HTTP/1.1の問題点

Head-of-Line Blocking(レスポンスの順番待ち)
TLS通信の3ウェイハンドシェイクのオーバーヘッド

HTTP/2.0

2015年にRFC7540が発行 SPDYプロトコルを標準化したもの HTTP2よりバイナリ形式のフレームを利用（HTTP/1.1と非互換）

HTTPレイヤのHead-of-Line Blockingを解消するために、ストリーム多重化
ストリームIDをもつことで、レスポンス順不同で送信できるようになる
ヘッダ圧縮にはHPACKを利用する

HTTP/2.0の追加要素

ストリームのよる多重化
優先度制御
フロー制御
類似ヘッダフィールド
HTTPヘッダフィールド圧縮
サーバープッシュ

HTTP/2.0の問題点

TCPレイヤによるHead-of-Line Blocking
プロトコル硬直化(ミドルボックスが拡張フォーマット未対応によるパケット破棄や通信遮断)

HTTP/3.0

2022年6月にRFC9114を発行
もともとHTTP over QUICをいう名称

UDP プロトコルを採用することで、TCPレイヤによるHead-of-Line Blockingを解消させる
暗号化必須にすることで、プロトコル硬直化のリスクを軽減させる

HTTP/3.0の新要素

ストリームのよる多重化
Head-of-Line Blocking が発生しない
優先制御がシンプル
暗号化が必須
0-RTT(Round Trip Time)、1-RTTでハンドシェイクが完了
コネクションマイグレーションが可能
ヘッダ圧縮にはQPACKを利用

暗号化が必須

トランスポート層における諸問題を、従来のようなTCPを改善するアプローチではなく
UDP＋QUICで改善するアプローチ
UDP＋QUICにすることで、オーバーヘッドの問題を解消できる

TCPの通信の信頼性はUDPにはないが、QUICにより信頼性を担保させる

QUICのパケット構造
https://datatracker.ietf.org/doc/html/draft-ietf-quic-transport-27#section-17.2

ショートヘッダパケット

 0                   1                   2                   3
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+
|0|1|S|R|R|K|P P|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                Destination Connection ID (0..160)           ...
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                     Packet Number (8/16/24/32)              ...
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                     Protected Payload (*)                   ...
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

ロングヘッダパケット

+-+-+-+-+-+-+-+-+
|1|1|T T|X X X X|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                         Version (32)                          |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| DCID Len (8)  |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|               Destination Connection ID (0..160)            ...
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| SCID Len (8)  |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                 Source Connection ID (0..160)               ...
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

Connection IDはコネクションの維持、ロードバランサーのアクセス制御
QUICバージョンはクライアント - サーバー間で合わせるため

aran19’s blog

HTTP/3について