Компания NGINX объявила о начале тестирования реализации протоколов QUIC и HTTP/3 в HTTP-сервере и прокси nginx. Реализация основана на 27 черновике спецификации IETF-QUIC и доступна через отдельный репозиторий, ответвлённый от выпуска 1.19.0. Код распространяется под лицензией BSD и не пересекается с предложенной ранее реализацией HTTP/3 для nginx от компании Cloudflare, которая является отдельным проектом.

Поддержка HTTP/3 в nginx помечена как экспериментальная, так как не все возможности протокола реализованы. При этом nginx уже может применяться для отправки ответов на простые запросы HTTP/3 поверх QUIC и загрузки/отдачи больших файлов. Из пока отсутствующих возможностей протокола отмечаются средства согласования версии протокола, ECN и контроль перегрузки, структурированные логи, режим восстановления (QUIC recovery, управление потоком и перегрузкой), NAT Rebinding, мобильные адреса, Server push, присоединение данных (trailer). Также предложена только базовая поддержка обработки ACK-пакетов и управления потоком, которая требует доработки. Не все требования стандарта учтены.

Для активации HTTP/3 требуется собрать nginx с модулем http_v3_module и добавить дополнительную директиву "listen" с флагом "http3" для создания слушающего UDP-сокета. Например:

   server {
       listen 443 ssl;              # TCP-сокет для HTTP/1.1
       listen 443 http3 reuseport;  # UDP-сокет для  QUIC+HTTP/3

       ssl_protocols       TLSv1.3; # в QUIC обязателен TLS 1.3
       ssl_certificate     ssl/www.example.com.crt;
       ssl_certificate_key ssl/www.example.com.key;

       add_header Alt-Svc 'quic=":443"'; # признак доступности  QUIC
       add_header QUIC-Status $quic;     # Заголовок со статусом  использования QUIC
   }

Напомним, что HTTP/3 стандартизирует использование протокола QUIC в качестве транспорта для HTTP/2. Протокол QUIC (Quick UDP Internet Connections) c 2013 года развивается компанией Google в качестве альтернативы связке TCP+TLS для Web, решающей проблемы с большим временем установки и согласования соединений в TCP и устраняющей задержки при потере пакетов в процессе передачи данных. QUIC представляет собой надстройку над протоколом UDP, поддерживающую мультиплексирование нескольких соединений и обеспечивающую методы шифрования, эквивалентные TLS/SSL. На стороне клиентского ПО экспериментальная поддержка HTTP/3 уже добавлена в Curl, Firefox и Chromium.

Основные особенности QUIC:

• Высокая безопасность, аналогичная TLS (по сути QUIC предоставляет возможность использования TLS 1.3 поверх UDP);
• Контроль за целостностью потока, предотвращающий потерю пакетов;
• Возможность мгновенно установить соединение (0-RTT, примерно в 75% случаях данные можно передавать сразу после отправки пакета установки соединения) и обеспечить минимальные задержки между отправкой запроса и получением ответа (RTT, Round Trip Time);
• Не использование при повторной передаче пакета того же номера последовательности, что позволяет избежать двусмысленности при определении полученных пакетов и избавиться от таймаутов;
• Потеря пакета влияет на доставку только связанного с ним потока и не останавливает доставку данных в параллельно передаваемых через текущее соединение потоках;
• Средства коррекции ошибок, минимизирующие задержки из-за повторной передачи потерянных пакетов. Использование специальных кодов коррекции ошибок на уровне пакета для сокращения ситуаций, требующих повторной передачи данных потерянного пакета.
• Границы криптографических блоков выравнены с границами пакетов QUIC, что уменьшает влияние потерь пакетов на декодирование содержимого следующих пакетов;
• Отсутствие проблем с блокировкой очереди TCP;
• Поддержка идентификатора соединения, позволяющего сократить время на установку повторного соединения для мобильных клиентов;
• Возможность подключения расширенных механизмов контроля перегрузки соединения;
• Использование техники прогнозирования пропускной способности в каждом направлении для обеспечения оптимальной интенсивности отправки пакетов, предотвращая скатывание в состояние перегрузки, при которой наблюдается потеря пакетов;
• Заметный прирост производительности и пропускной способности, по сравнению с TCP. Для видеосервисов, таких как YouTube, применение QUIC показало сокращение операций повторной буферизации при просмотре видео на 30%.