Компания Google представила планы продвижения сетевого протокола QUIC (Quick UDP Internet Connections), который уже около двух лет развивается 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 уже не только интегрирован в серверную инфраструктуру Google и включён в состав Chrome, но и последние три месяца применяется для обслуживания примерно половины всех запросов к серверам Google, выполненных из браузера Chrome.
В дальнейшем планируется перевести QUIC в разряд используемого по умолчанию транспортного протокола для Chrome и мобильных приложений Google. Кроме того, Google собирается начать процесс продвижения QUIC в качестве интернет-стандарта, после проведения модернизации эталонной реализации и формата протокола. Из планов отмечается замена схемы SPDY-поверх-QUIC на HTTP2-поверх-QUIC, сокращение накладных расходов на согласование соединения, улучшение системы упреждающей коррекции ошибок, улучшение методов контроля перегрузки и добавление поддержки multipath-соединений (доставка пакетов одновременно по нескольким маршрутам через разные сетевые интерфейсы, привязанные к разным IP-адресам).
QUIC представляет собой надстройку над протоколом UDP, поддерживающую мультиплексирование нескольких соединений и обеспечивающую методы шифрования, эквивалентные TLS/SSL. Организация работы поверх UDP без внедрения нового первичного протокола позволяет использовать QUIC на существующих системах без необходимости модификации сетевого стека. Главным преимуществом протокола QUIC, особенно актуальным для мобильных систем, является возможность мгновенно установить соединение и обеспечить минимальные задержки между отправкой запроса и получением ответа (RTT, Round Trip Time).
Проведённая в реальных условиях оценка производительности, показала, что QUIC обеспечивает заметный прирост производительности, по сравнению с TCP. Например, реализованная в QUIC возможность отправки данных до согласования соединения позволила добиться ускорения в 75% случаев. Даже для таких оптимизированных сайтов как Google Search, в которых применяется техника упреждающей установки соединения, при использовании QUIC время загрузки сократилось на 3%. Для 1% соединений, для которых использованы плохие каналы связи, ускорение составило более секунды. Подобный эффект достигается благодаря отсутствию задержек при потере пакетов — QUIC не использует при повторной передаче пакета тот же номер в последовательности, что позволяет избежать двусмысленности при определении полученных пакетов и избавиться от таймаутов. Для видеосервисов, таких как YouTube, применение QUIC показало сокращение операций повторной буферизации при просмотре видео на 30%.
Основные особенности QUIC:
- Высокая безопасность, аналогичная TLS (по сути QUIC предоставляет возможность использования TLS поверх UDP);
- Почти мгновенная установка соединения (часто 0-RTT, т.е. данные можно передавать сразу после отправки пакета установки соединения), похожая на комбинацию TLS Snapstart и TCP Fast Open;
- Контроль за целостностью потока, предотвращающий потерю пакетов;
- 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. Криптографические границы блоков выравнены с границами пакетов QUIC, что уменьшает влияние потерь пакетов на декодирование содержимого следующих пакетов;
- Отсутствие проблем с блокировкой очереди TCP;
- Потеря пакета влияет на доставку только связанного с ним потока и не останавливает доставку данных в параллельно передаваемых через текущее соединение потоках;
- 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.