上一篇文章前端阶段性总结（一）：HTTP 协议，从 1.0 到 2.0 梳理了一下 HTTP 协议。本文将重点介绍，在前端通信协议中 HTTP2 的前身，具有开拓性意义的 SPDY，以及具有颠覆性的 QUIC 协议。
一、开拓者：SPDY
1. 简介：
spdy 是由 google 推行的，改进版本的 HTTP1.1（那时候还没有 HTTP2）。它基于 TCP 协议，在 HTTP 的基础上，结合 HTTP1.X 的多个痛点进行改进和升级的产物。它的出现使 web 的加载速度有极大的提高。HTTP2 也借鉴了很多 spdy 的特性。
2. 特性：
上一篇文章中有介绍，基本和 HTTP2 差不多，这里就不赘述了：
多路复用
头部压缩
服务器推送
请求优先级
spdy 的架构图：
3. 现状：
在 HTTP2 未推出之前，spdy 在业界内已经有一定的市场占用量，并且它的成绩也是不容忽视的，因此在很长一段时间，市场上可能会见到 spdy 和 h2 同时使用的场景。
二、颠覆者：QUIC
1. 前置知识：
TCP 与 UDP
TCP（Transmission Control Protocol 传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。
1)提供 IP 环境下的数据可靠传输(一台计算机发出的字节流会无差错的发往网络上的其他计算机，而且计算机 A 接收数据包的时候，也会向计算机 B 回发数据包，这也会产生部分通信量)，有效流控，全双工操作(数据在两个方向上能同时传递)，多路复用服务，是面向连接，端到端的传输;
2)面向连接：正式通信前必须要与对方建立连接。事先为所发送的数据开辟出连接好的通道，然后再进行数据发送，像打电话。
3)TCP 支持的应用协议：Telnet(远程登录)、FTP(文件传输协议)、SMTP(简单邮件传输协议)。TCP 用于传输数据量大，可靠性要求高的应用。
UDP(User Datagram Protocol 用户数据报协议）是 OSI（Open System Interconnection，开放式系统互联）参考模型中一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。
1) 面向非连接的 (正式通信前不必与对方建立连接，不管对方状态就直接发送，像短信，QQ)，不能提供可靠性、流控、差错恢复功能。UDP 用于一次只传送少量数据，可靠性要求低、传输经济等应用。2) UDP 支持的应用协议：NFS(网络文件系统)、SNMP(简单网络管理系统)、DNS(主域名称系统)、TFTP(通用文件传输协议) 等。
总的来说：TCP：面向连接、传输可靠(保证数据正确性, 保证数据顺序)、用于传输大量数据(流模式)、速度慢，建立连接需要开销较多(时间，系统资源)。UDP：面向非连接、传输不可靠、用于传输少量数据(数据包模式)、速度快。
Diffie-Hellman 算法
D- H 算法的数学基础是离散对数的数学难题，其加密过程如下：
（1）客户端与服务端确定两个大素数 n 和 g，这两个数不用保密
（2）客户端选择另一个大随机数 x，并计算 A 如下：A = g^x mod n
（3）客户端将 A 发给服务端
（4）服务端选择另一个大随机数 y，并计算 B 如下：B = g^y mod n
（5）服务端将 B 发给客户端
（7）计算秘密密钥 K1 如下：K1=B^2 mod n，计算秘密密钥 K2 如下：K2=A^y mod n , K1=K2，因此服务端和客户端可以用其进行加解密
攻击者知道 n 和 g，并且截获了 A 和 B，但是当它们都是非常大的数的时候，依靠这四个数来计算 k1 和 k2 非常困难，这就是离散对数数学难题。
2. 什么是 QUIC？
quic 是 google 推出的，基于 UDP 的高效可靠协议。quic 在 UDP 的基础上实现了 TCP 的一些特性，而由于底层使用的是 UDP，所以传输效率比 TCP 高效。
3. 特性
a. 基于 UDP 建立的连接：
我们知道，基于 TCP 的协议，如 http2，在首次建立连接的时候需要进行三次握手，即至少需要 3 个 ntt，而考虑安全 HTTPS 的 TLS 层，又需要至少次的通信才能协商出密钥。这在短连接的场景中极大的增加了网络延迟，而这种延迟是无法避免的。而基于 UDP 的 quic 协议，则不需要 3 次握手的过程，甚至在安全协商阶段只需要进行 1~2 次的协商通信，即可建立安全稳定的连接，极大的减少了网络延迟。
b. 基于 Diffie-Hellman 的加密算法：
HTTPS 使用的是 TLS + SSL 的加密手段，在交换证书、协商密钥的过程中，至少需要 2 次 ntt 进行协商通信。而 quic 使用了 Diffie-Hellman 算法, 算法的原理使得客户端和浏览器之间只需要 1 次的协商就能获得通信密钥，quic 建立安全链接的详细过程:
客户端发起 Inchoate client hello
服务器返回 Rejection，包括密钥交换算法的公钥信息，算法信息，证书信息等被放到 server config 中传给客户端
客户端发起 client hello，包括客户端公钥信息
后续发起连接的过程中，一旦客户端缓存或持久化了 server config，就可以复用并结合本地生成的私钥进行加密数据传输了，不需要再次握手，从而实现 0RTT 建立连接。
c. 改进的多路复用
我们知道，无论是 HTTP2 还是 SPDY, 基于 TCP 的协议尽管实现了多路复用，但仍然没有避免队头阻塞的问题，这个问题是由于 TCP 底层的实现造成的，即 TCP 的包有严格的顺序控制，前序包如果丢失，则后续包即使返回了也不会通知到应用层协议，从而导致了前序包阻塞。而 quic 基于 UDP 则天然的避免了这个问题，由于 UDP 没有严格的包顺序，一个包的阻塞只会影响它自身，并不会影响到其他资源，且 quic 也实现了类似 HTTP2 的多路复用，这种没有队头阻塞的多路复用对延迟的降低是显而易见的。
d. 连接的迁移
在以往的基于 TCP 的协议中，往往使用四元组（源 IP，源端口，目的 IP，目的端口）来标识一条连接，当四元组中的 IP 或端口任一个发生变化了连接就需要重新建立，从而不具备连接迁移的能力。而 QUIC 使用了 connection id 对连接进行唯一标识。即使网络从 4G 变成了 wifi，只要两次连接中的 connection id 不变，并且客户端或者服务器能通过校验，就不需要重新建立连接，连接迁移就能成功。这在移动端场景的优势极为明显，因为手机经常会在 wifi 和 4g 中切换，使用 quic 协议降低了重建连接的成本。
e. 协商的升级
在 chorme 浏览器中，发起一个 TCP 请求，这个请求会同时与服务器开始建立 tcp 和 quic 的连接（前提是服务器支持），如果 quic 连接先建立成功，则使用 quic 建立的连接通信，反之，则使用 tcp 建立的连接进行通信。具体步骤如下：
1、客户端发出 tcp 请求
2、服务端如果支持 quic 可以通过响应头 alt-svc 告知客户端
3、客户端同时发起 tcp 连接和 quic 连接竞赛
4、一旦 quic 建立连接获胜则采用 quic 协议发送请求
5、如遇网络或服务器不支持 quic/udp，客户端标记 quic 为 broken
6、传输中的请求通过 tcp 重发
7、5min 后尝试重试 quic，下一次尝试增大到 10min
8、一旦再次成功采用 quic 并把 broken 标记取消
其中，支持 quic 的 alt-svc 头部信息如下图示：
d. 其他特性：
改进的拥塞控制
丢包恢复
底层的连接持久化
head stream 保证包顺序
双级别流量控制
三、总结与思考
在 web 通信协议的演进中，SPDY 是不可或缺的角色，在没有 HTTP2 的时代，它的出现极大的提升了网页加载速度，甚至 HTTP2 也是吸取了它很多的特性而制定的，是当之无愧的开拓者。而在有 HTTP2 的今天，quic 协议的出现无异于对 TCP 的颠覆，它在底层抛弃了传统的 TCP，而使用高效的 UDP，并实现了 TCP 的特性，并且没有修改到应用层协议，我们可以无缝的基于原有的规范去开发。最后，这两东西居然都是 google 提出并推行的。只能说 google 真的牛叉~
参考文章 https://www.jianshu.com/p/2d8…https://wetest.qq.com/lab/vie…https://cloud.tencent.com/dev…https://www.zhihu.com/questio…