アプリケーション層・DNS・Web・音声重要度:★★★出題: AM2・PM1・PM2

HTTP/2 と HTTP/3（QUIC）

えいちてぃーてぃーぴーつーとすりー / HTTP/2 & HTTP/3 over QUIC

単一コネクション上でストリームによるリクエスト/レスポンスの多重化を実現する次世代Web通信プロトコル。

3行速習ポイント

HTTP/1.1のHOL（Head-of-Line）ブロッキングを解消するため、HTTP/2はストリームIDを用いて1本のTCP上で並列転送
TLSハンドシェイク時のALPN拡張により、TCP/443上で使用する上位プロトコル（h2 または http/1.1）をネゴシエーション
HTTP/3はトランスポート層にUDPベースのQUICを採用し、パケットロス時のTCP層でのストリーム間ブロッキングも完全に解消

図解

図HTTP/1.1・HTTP/2・HTTP/3 のプロトコルスタック進化

従来方式

HTTP/1.1（TCP + TLS）

直列処理（HOLブロッキングあり）・複数TCP接続が必要

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TCP多重化

HTTP/2（TCP + TLS + ストリーム多重化）

単一TCP接続上でストリームIDによる並列リクエスト/レスポンス

↕

QUIC採用

HTTP/3（UDP + QUIC 統合暗号化）

UDP上でストリーム独立再送と高速ハンドシェイクを実現

概要と本質

HTTP/1.1では先行するリクエストの処理が終わるまで後続の処理が待たされる（パイプライン化の制約）ため複数のTCPコネクションを張る必要がありました。HTTP/2はバイナリフレーミング層を導入し、ストリームIDによって単一TCPコネクション内で複数のリクエストとレスポンスを並列に多重化します。HTTP/3はさらにUDP上のQUICを用いることで、ハンドシェイクの1-RTT/0-RTT化と独立したストリーム再送を実現します。

重要ポイント・コア概念

HTTP/2のフレームにはストリームIDが付与され、リクエストの順序にとらわれずレスポンスを並列に返送可能
HPACK（HTTP/2）およびQPACK（HTTP/3）によるHTTPヘッダ圧縮（:method, :path等の擬似ヘッダフィールド）
ALPN（Application-Layer Protocol Negotiation）によりTLS ClientHello内で利用可能なアプリケーション層プロトコルを通知