HTTP/3是超文本传输协议（HTTP）的第三个正式版别，将改善网络功用和稳定性，处理各种安全隐私问题，但虽然如此，仍存在一些安全应战。
HTTP/3不再运用传输操控协议（TCP），相反，将运用2012年谷歌提出的QUIC传输协议。实际上，HTTP/3前身是HTTP-over-QUIC。
2018年10月，互联网工程任务组（IETF） HTTP和QUIC工作组主席Mark Nottingham提出了将HTTP-over-QUIC更名为HTTP/3
QUIC是基于用户数据包协议（UDP）衔接的复用版别的传输层协议。与TCP不同，UDP不遵循TCP三向交握，而是运用单个UDP往复。因而，在用户署理和Web服务器之间的每个衔接都运用UDP，QUIC协议极大地改善了任何web组件的网络功用。
相同，QUIC依靠多路复用来在单个衔接上无缝地管理用户署理与服务器之间的多个交互，而没有一个堵塞另一个，因而与曾经的版别相比，有助于进步功用。从功用和稳定性的视点考虑，HTTP/3好像都有很大的优势。从安全性来说，HTTP/3有其先进性也有其局限性。
安全优势
1.端到端加密
TCP协议旨在保证在传输过程中进行有用负载加密，可是关于特定传输的信息仍未加密，所以这会引发许多安全和隐私问题。防备进犯的对策不是在TCP仓库上，而是在处理协议和网络的网络设备和中间盒上。此外，解析器能够克服负载均衡器和其他网络设备中的这些问题，但它们也还存在严峻的功用问题，而且或许会约束网络发展速度和可靠性。
运用QUIC协议时，只要网段中的必填字段未加密，而其余信息默许情况下是加密的。经过查看TCP和QUIC的网络段，我们发现包括数据包标志（数据包NR和ACK NR），窗口和选项的字段在QUIC中已加密，但在TCP中未加密。QUIC中主张加密有助于避免普遍存在的监督进犯（在HTTP / 3的前身中很普遍）以及协议工件和元数据、运用程序数据的侵入式信息收集。
下面的图1显示了QUIC协议在网络剖析器工具Wireshark中的呈现方法。依据QUIC的网段，互联网协议（IP）层保存源IP地址和方针IP地址信息。UDP保存源端口和方针端口，而QUIC包括公共标志，数据包编号，衔接ID和加密的有用负载。
图1 Wireshark代码段显示QUIC协议的网段
2.TLS安全衔接
为了在衔接期间支撑端到端加密，QUIC首要依赖于加密和传输层握手。因为QUIC直接与TLS 1.3 交互，因而它可用于一切原始衔接的授权加密，而且没有禁用TLS。QUIC还负责保证树立安全衔接，一起考虑到一切原始衔接的秘要性和完整性维护。与HTTP / 2 + TLS实现不同，QUIC在其传输上下文中处理TLS握手和警报机制，这反过来又帮助QUIC运用从握手交流的密钥来树立密码维护。
假如我们从全体上考虑该协议，则TLS和QUIC之间存在两个首要通讯：
QUIC为TLS供给了稳定的流笼统，经过QUIC发送和接纳音讯。
TLS运用以下内容更新QUIC组件。
1.秘密的、经过身份验证的加密算法和密钥派生功用（KDF）
2.数据包维护密钥
3.协议状况更改（例如握手状况、服务器证书）
与运用TLS的“ application_data”记载的HTTP/2不同，QUIC运用STREAM帧，经过QUIC数据包形式展示。TLS握手以CRYPTO帧的形式形成，首要由连续流中的握手数据组成。QUIC旨在并行发送数据包，有时会将不同的音讯捆绑成一个音讯并加密，因为这些音讯具有相同的加密级别。此功用为网络功用供给了极大的优势，一起保证在传输过程中运用正确的加密模式。
3.彻底正向保密性
当在用户署理和服务器之间交流暂时私钥时，能够实现协议中的彻底前向保密性（PFS）。用户署理启动的每个会话都运用新的唯一会话密钥，而且它与从前的会话密钥没有任何关系。经过为每次传输运用单独的会话密钥，即便任何会话密钥被走漏，来自较早或将来会话的任何信息也不会受到破坏。从加密视点来看，没有密钥交流能够供给完美前向保密性。可是，彻底正向保密性，一个新术语对PFS的实现供给了或许。
QUIC运用TLS 1.3，该协议支撑椭圆曲线（EC）DHE密钥交流或有限字段上的预同享密钥（PSK）和Diffie-Hellman（DH）。0-RTT密钥交流供给了彻底的正向保密性，因为加密规范仅承受经过0-RTT握手的前向安全衔接。虽然TLS 1.2还支撑前向保密性，但从技术上讲，当用户署理发送由只要服务器已知的对称密钥维护的秘要材料副本时，正向保密性在会话康复期间会丢掉。该协议甚至为用户署理和服务器之间的初始音讯供给了彻底的正向保密。此外，因为QUIC协议不支撑长时间密钥，因而QUIC借助TLS 1.3能够运用其协议层为运用程序供给彻底正向保密功用。
4.重放进犯防护
除了随机数，QUIC实现还用于存储密钥派生的客户端值。服务器会辨认并拒绝具有相同密钥派生值和随机数的任何重复恳求。考虑到用户署理和服务器之间的协议通讯开销，这种设计被称为功用噩梦。从理论上讲，该处理方案看似适用，可是在实践中，该协议或许会变得很占内存并导致功用问题。当时的设计不是最好的，可是从协议层面来说，这会避免任何服务器多次承受同一密钥。相同，QUIC在初始过程中不供给重放维护，而是在服务器初始回复后当即开始维护。QUIC是让初始买卖能得到运用程序维护并削减协议所占内存。考虑到Web组件或许会运用从会话密钥派生的密钥，因而在此阶段或许会发生重放进犯。可是，能够在运用程序层面运用防备措施来减轻这种情况。
5.IP诈骗维护
QUIC在握手期间支撑地址验证，而且需求签名的地址证明，然后消除了任何IP诈骗进犯。IP地址诈骗问题首要在QUIC中经过广泛运用“源地址令牌”来处理，“源地址令牌”是服务器的经过身份验证的加密块，其间包括用户署理的IP地址和服务器的时间戳。用户署理能够重复运用服务器生成的源地址令牌，除非衔接更改、IP地址不在改变。因为源地址令牌用作承载令牌，因而它们能够重复运用，而且能够绕过服务器设置的任何IP地址约束。因为服务器仅呼应令牌中的IP地址，因而即便是被盗的cookie或令牌也不会成功进行IP诈骗。
6.避免SSL降级
TLS 1.3能够避免TLS降级进犯，因为该协议规定了一切握手通讯的密钥哈希，而且要求握手接纳方验证发送的密钥哈希。在握手过程中，任何检测到的对客户端功用的篡改测验都将导致握手停止并呈现过错。此外，检测还涉及用户署理与服务器之间的证书验证音讯，包括有关特定衔接的一切从前音讯的PKCS RSA哈希签名。QUIC中的校验和实现将成功避免TLS降级进犯。
安全应战
1.0-RTT康复缝隙
HTTP / 3的最大优势之一是0-RTT康复，它能够极大地进步衔接速度并削减推迟。可是，仅当成功树立了从前的衔接，而且当时买卖运用在上一次衔接期间树立了预同享秘要时，这一优势才发挥作用。
0-RTT康复功用存在一些安全方面的缺陷。最常见的进犯媒介之一是重放进犯，当对手从头发送初始数据包时或许会造成这种进犯。在特定的情况下，这或许会迫使服务器以为该恳求来自从前已知的客户端。康复0-RTT的另一个安全缺陷是彻底前向保密的部分失效。假如对手破坏了令牌，那么他们就能够解密用户署理发送的0-RTT通讯内容。
2.衔接ID操作进犯
衔接ID操作进犯要求将进犯者处在用户署理与服务器之间。他们能够在交流客户端和服务器问好音讯的初始握手期间操作衔接ID。握手将照常进行，服务器假定已树立衔接，可是用户署理将无法解密，因为衔接ID需求加密密钥派生过程的输入过程，而且用户署理和服务器将计算不同的加密键。用户署理最终将超时，并向服务器发送过错音讯，告知衔接已停止。因为客户端运用原始的加密密钥将过错音讯加密到服务器，因而服务器将无法解密，而且将坚持衔接状况，直到空闲衔接超时（通常在10分钟内）到期停止。
当大规模执行时，相同的进犯或许会对服务器造成拒绝服务进犯，并保存多个衔接，直到衔接状况过期。坚持衔接有用的另一种进犯办法是更改其他参数，例如源地址令牌，然后避免客户端树立任何衔接。
2.UDP扩大进犯
为了成功进行扩大进犯，进犯者有必要诈骗受害者的IP地址，并将UDP恳求发送到服务器。假如服务器发回更重要的UDP呼应，则进犯者能够大规模运用此服务器行为并创建DDOS进犯情形。
具体来说，在QUIC中，当对手从方针承受地址验证令牌并释放开始用于生成令牌的IP地址时，就会发生UDP扩大进犯。进犯者能够运用相同的IP地址将0-RTT衔接发送回服务器，该IP地址或许已被改为指向不同的端点。经过执行此设置，进犯者能够潜在地指示服务器向受害服务器发送很多流量。为了避免这种进犯，HTTP / 3具有速率约束功用和短暂的验证令牌，能够充任DDOS进犯的补偿操控，一起部分缓解进犯情形。
3.流量耗尽型进犯
当对手有意启动多个衔接流时，就会发生流耗尽进犯，这或许导致端点耗尽。进犯者能够经过重复提交很多恳求来运用尽头序列。虽然特定的传输参数或许会约束并发活动流的数量，可是在某些情况下，或许会故意将服务器装备设置为更高数值。因为服务器的协议装备增加了协议功用，因而受害服务器或许成为此类进犯的方针。
4.衔接重置进犯
衔接重置进犯首要是向受害者发送无状况重置，然后或许产生类似于TCP重置注入进犯的拒绝服务进犯。假如进犯者能够获得具有特定衔接ID的衔接生成的重置令牌，则或许存在潜在的进犯媒介。最后，进犯者能够运用生成的令牌重置具有相同衔接ID的活动衔接，然后使服务器等候衔接，直到发生超时停止。假如大规模进行此进犯，则服务器有必要很多消耗其资源，以等候衔接完结。
5.QUIC版别降级进犯
QUIC数据包维护为通讯中的一切数据包（版别洽谈数据包除外）供给身份验证和加密。版别洽谈数据包旨在洽谈用户署理和服务器之间QUIC的版别。该功用或许答应进犯者将版别降级到QUIC的不安全版别。该进犯现在暂时不会发生，因为只要QUIC的一个版别，可是将来需求留意。
6.缺少监督支撑
虽然一些用户署理，服务器和信誉杰出的网站支撑HTTP3 / QUIC，可是许多网络设备（例如反向/正向署理，负载均衡器，Web运用程序防火墙和安全事件监督工具）并不彻底支撑HTTP / 3。与TCP不同，QUIC衔接中不需求套接字，这使得检测主机和歹意衔接变得愈加困难。歹意进犯者或许能够经过QUIC中继歹意有用载荷并执行数据走漏进犯，而且坚持隐身状况，因为大大都检测工具无法检测到QUIC流量。
QUIC的历史
2016年，互联网工程任务组（IETF）开始规范化Google的QUIC，并宣告IETF QUIC成为新HTTP / 3版别的根底。可是，出于功用和安全方面的考虑，IETF QUIC与原始QUIC设计大相径庭。
TCP上的传统Web流量需求三向握手。QUIC运用UDP，因为往复次数削减和发送的数据包削减，因而推迟削减，然后加快了网络流量传输。UDP除了速度更快之外，还具有其他优点，包括衔接迁移、改善推迟、拥塞操控和内置加密。依据Google的说法， “与TCP + TLS的1-3次往复相比， QUIC握手通常需求零往复来发送有用负载。” 第一个衔接需求一个往复，而随后的衔接则不需求任何往复。相同，因为QUIC用于多路复用操作，因而与TCP相比，它在数据包丢掉方面做得更好，而且握手速度更快。
Google的QUIC版别现在是gQUIC。从gQUIC进化的HTTP / 3，具备了严重的改善，并得到IETF工作组的贡献和增强。虽然从技术上讲HTTP / 3是完整的运用程序协议，但QUIC指的是根底传输协议，它不限于服务Web流量。UDP是无衔接的，不是很可靠。QUIC经过在UDP上增加类似于TCP的仓库，来增加可靠的衔接，并在其之上从头发送具有流操控功用的方法来克服这些约束，一起处理了TCP的行头堵塞问题。
HTTP / 3运用UDP，类似于HTTP / 2运用TCP的方法。每个衔接都有几个并行流，这些并行流用于经过单个衔接一起传输数据，而不会影响其他流。因而，与TCP不同，为特定的单个流承载数据的丢掉数据包只会影响该特定的流。然后，每个流帧都能够在抵达时当即分配给该流，因而能够在不丢掉任何流的情况下持续在运用程序中从头组合。QUIC的这种衔接树立策略是经过加密和传输握手的组合来实现的。
和HTTP/2的比较剖析
QUIC旨在经过减轻HTTP/2的数据包丢掉和推迟问题来进步功用。虽然HTTP/2对每个数据来源运用单个TCP衔接，但这会导致行头堵塞问题。例如，一个恳求的方针或许会阻滞在另一个遭受丢掉的方针之后，直到该方针康复停止。QUIC经过将HTTP/2的流层向下推送到传输层来处理此问题，然后避免了运用程序层和传输层的问题。HTTP/3还支撑多路复用，在与TLS直接集成的一起，供给独立于其他衔接恳求的恳求。虽然HTTP/2和HTTP/3的工作方法类似，但以下是HTTP/2和HTTP/3的一些重要区别。
从网络仓库的视点来看，HTTP/2广泛运用了契合HTTP规范的TLS 1.2+，底层的TCP充任了传输协议。可是，在HTTP/3中，默许情况下，除了QUIC以外，还运用TLS 1.3，而UDP是传输协议。下图说明了QUIC在网络协议仓库中的方位。相比之下，曾经的版别运用TLS 1.2，并运用TCP的拥塞操控丢掉康复功用，而HTTP/2处理多流功用。
图2：QUIC在网络协议仓库中的方位
衔接ID的优势
TCP衔接即运用数据源和方针网络实体（首要是地址和端口）来标识特定衔接。可是，QUIC衔接运用衔接ID，它是64位随机生成的客户端标识符。这项更改关于当时的Web技术十分有利，首要是因为要求它们支撑用户的移动性。假如用户从Wi-Fi网络移动到蜂窝网络，则HTTP/2 TCP协议将需求基于当时地址树立新的衔接。可是，因为HTTP/3 QUIC协议运用随机衔接ID，因而当从蜂窝网络转移到Wi-Fi衔接时，HTTP/3上的客户端更改IP地址将持续运用现有的衔接ID而不会中止。
从协议的视点来看，衔接ID供给了其他优点。服务器和用户署理能够运用衔接ID辨认原始衔接和重传衔接，并避免TCP中普遍存在的重传歧义问题。
定论
QUIC已获得大都浏览器的支撑。YouTube和Facebook等重要网站已启用该功用，能够更快地加载页面。在编撰本文时，现在只要4％的顶级网站支撑QUIC。微软已经宣告，他们将在内核中交给带有通用QUIC库MsQuic的Windows，以支撑各种收件箱功用。
QUIC和HTTP/3旨在满足当今互联网网络功用、可靠性和安全性的方针。强制性支撑TLS 1.3的安全性得到了显着改善，然后处理了HTTP/2和早期版别的HTTP的弱点。在HTTP/3传输过程中运用端到端加密有助于抵御进犯者和数据聚合者的一些隐私问题。虽然存在一些弱点，但从功用和安全性视点来看，HTTP/3仍将持续发展，不管怎么说都是对HTTP/2的严重改善。
