1、TCP協議到底怎麼了？
現時的互聯網應用中，Web平臺（準確地說是基於HTTP及其延伸協議的客戶端/服務器應用）的數據傳輸都基於 TCP 協議。
但TCP 協議在創建連接之前需要進行三次握手（如下圖 1，更詳細原理請見《理論經典：TCP協議的3次握手與4次揮手過程詳解》），如果需要提高數據交互的安全性，既增加傳輸層安全協議（TLS），還會增加更多的更多握手次數（如下圖 2）。
▲ 圖 1 - TCP的三次握手原理圖
▲ 圖 2 - TLS的初始化握手原理圖
正如上面兩張圖裡演示的原理，TCP 協議連接建立的成本相對較高。
所以，一般的穩定網絡傳輸都是通過TCP，但是在網絡基建本身就已經越來越完善的情況下，TCP設計本身的問題便暴露了出來，特別是在弱網環境下，讓我們不得不考慮一些新的可能性。
（本文同步發佈於：http://www.52im.net/thread-2816-1-1.html）
2、QUIC協議登場
和 TCP 相反，UDP 協議是無連接協議。客戶端發出 UDP 數據包後，只能“假設”這個數據包已經被服務端接收。這樣的好處是在網絡傳輸層無需對數據包進行確認，但存在的問題就是為了確保數據傳輸的可靠性，應用層協議需要自己完成包傳輸情況的確認。
此時，QUIC 協議就登場了。
QUIC 是 Quick UDP Internet Connections 的縮寫，谷歌發明的新傳輸協議。
與 TCP 相比，QUIC 可以減少延遲。
QUIC 協議可以在 1 到 2 個數據包（取決於連接的服務器是新的還是已知的）內，完成連接的創建（包括 TLS）（如下圖3所示）。
▲ 圖 3 - QUIC 協議握手原理圖
從表面上看：QUIC 非常類似於在 UDP 上實現的 TCP + TLS + HTTP/2。由於 TCP 是在操作系統內核和中間件固件中實現的，因此對 TCP 進行重大更改幾乎是不可能的（TCP 協議棧通常由操作系統實現，如 Linux、Windows 內核或者其他移動設備操作系統。修改 TCP 協議是一項浩大的工程，因為每種設備、系統的實現都需要更新）。但是，由於 QUIC 建立在 UDP 之上，因此沒有這種限制。QUIC 可以實現可靠傳輸，而且相比於 TCP，它的流控功能在用戶空間而不在內核空間，那麼使用者就不受限於 CUBIC 或是 BBR，而是可以自由選擇，甚至根據應用場景自由調整優化。
QUIC 與現有 TCP + TLS + HTTP/2 方案相比，有以下幾點主要特徵：
1）利用緩存，顯著減少連接建立時間；
2）改善擁塞控制，擁塞控制從內核空間到用戶空間；
3）沒有 head of line 阻塞的多路複用；
4）前向糾錯，減少重傳；
5）連接平滑遷移，網絡狀態的變更不會影響連接斷線。
從圖上可以看出，QUIC 底層通過 UDP 協議替代了 TCP，上層只需要一層用於和遠程服務器交互的 HTTP/2 API。這是因為 QUIC 協議已經包含了多路複用和連接管理，HTTP API 只需要完成 HTTP 協議的解析即可。
有關QUIC的詳解請見：《技術掃盲：新一代基於UDP的低延時網絡傳輸層協議——QUIC詳解》。
3、QUIC協議的目標
QUIC 協議的主要目的，是為了整合 TCP 協議的可靠性和 UDP 協議的速度和效率。
一張圖看懂QUIC協議的優勢：
對於 Google 來說優化 TCP 協議是一個長期目標，QUIC 旨在創建幾乎等同於 TCP 的獨立連接，但有著低延遲，並對類似 SPDY 的多路複用流協議有更好的支持。 如果 QUIC 協議的特性被證明是有效的，這些特性以後可能會被遷移入後續版本的 TCP 和 TLS 協議（它們都有很長的開發週期）。
值得注意的是，雖然理論上來說，如果 QUIC 的特性被證明是有效的，這些特性以後可能會被遷移到後續版本的 TCP 協議中，但鑑於TCP協議長達幾十年在互聯網通信裡的壟斷地位，以及這麼多年積累下來的沉重歷史報復，想要根本性地優化或改進TCP協議，難度相當大（或許，有些事情，只能是想想而已，IPV6還喊了這麼多年呢，不是一樣沒普及。。。）。
4、QUIC協議這麼好，可以大規模切換為QUIC嗎？
理想和現實總是有一定的差距：雖然經過多年的推廣的應用，但QUIC協議目前仍未達到大量普及的階段，在 IETF上的QUIC 依然還是草稿，並且還存在Google QUIC與IETF QUIC兩類不穩定的協定。
而且，QUIC還面臨以下挑戰：
1）小地方，路由封殺UDP 443端口（ 這正是QUIC 部署的端口）；
2）UDP包過多，由於QS限定，會被服務商誤認為是攻擊，UDP包被丟棄；
3）無論是路由器還是防火牆目前對QUIC都還沒有做好準備。
5、QUIC協議實踐
Chrome 瀏覽器從 2014 年開始已經實驗性的支持了 QUIC 協議。可以通過在 Chrome 瀏覽器中輸入 chrome://net-internals/#quic 查看是否已經支持 QUIC 協議。如果還未支持，可以在 chrome://flags/#enable-quic 中進行開啟。
開始 Chrome 瀏覽器對 QUIC 協議的支持之後，可以在 chrome://net-internals/#quic 中查看到當前瀏覽器的 QUIC 一些連接。當然目前只有 Google 服務才支持 QUIC 協議（如 YouTube、 Google.com）。
Google 在 2015 年的一篇博文中分享了一些關於 QUIC 協議實現的結果，這些優勢在諸如 YouTube 的視頻服務上更為突出：用戶報告通過 QUIC 協議在觀看視頻的時候可以減少 30% 的重新緩衝時間。
6、我想試試QUIC協議，可以怎麼做？
目前支持 QUIC 協議的 web 服務只有 0.9 版本以後的 Caddy 。其他常用 web 服務如 nginx、apache 等都未開始支持。
整個 QUIC 協議比較複雜，想自己完全實現一套對筆者來說還比較困難。
所以先看看開源實現有哪些。
1）Chromium：
這個是官方支持的。優點自然很多，Google 官方維護基本沒有坑，隨時可以跟隨 chrome 更新到最新版本。不過編譯 Chromium 比較麻煩，它有單獨的一套編譯工具。暫時不建議考慮這個方案。
2）proto-quic：
從 chromium 剝離的一個 QUIC 協議部分，但是其 github 主頁已宣佈不再支持，僅作實驗使用。不建議考慮這個方案。
3）goquic：
goquic 封裝了 libquic 的 go 語言封裝，而 libquic 也是從 chromium 剝離的，好幾年不維護了，僅支持到 quic-36， goquic 提供一個反向代理，測試發現由於 QUIC 版本太低，最新 chrome 瀏覽器已無法支持。不建議考慮這個方案。
4）quic-go：
quic-go 是完全用 go 寫的 QUIC 協議棧，開發很活躍，已在 Caddy 中使用，MIT 許可，目前看是比較好的方案。
那麼，對於中小團隊或個人開發者來說，比較推薦的方案是最後一個，即採用 caddy 來部署實現 QUIC。caddy 這個項目本意並不是專門用來實現 QUIC 的，它是用來實現一個免籤的 HTTPS web 服務器的（caddy 會自動續簽證書）。而QUIC 只是它的一個附屬功能（不過現實是——好像用它來實現 QUIC 的人更多）。
從Github的技術趨勢來說，有關QUIC的開源資源越來越多，有興趣可以自已逐一研究研究：https://github.com/search?q=quic
7、本文小結
QUIC 協議開創性的使用了 UDP 協議作為底層傳輸協議，通過各種方式減少了網絡延遲。
雖然目前 QUIC 協議已經運行在一些較大的網站上，但離大範圍普及還有較長的一段距離，期待 QUIC 協議規範能夠成為終稿，並在除了谷歌瀏覽器之外的其他瀏覽器和應用服務器中也能夠實現。
《技術掃盲：新一代基於UDP的低延時網絡傳輸層協議——QUIC詳解》
《讓互聯網更快：新一代QUIC協議在騰訊的技術實踐分享》
《七牛雲技術分享：使用QUIC協議實現實時視頻直播0卡頓！》
Google的“ Next generation multiplexed transport over UDP”文檔：
Next generation multiplexed transport over UDP.pdf (563.01 KB ）
9、系列文章
本文是系列文章中的第10篇，本系列文章的大綱如下：
《網絡編程懶人入門(一)：快速理解網絡通信協議（上篇）》
《網絡編程懶人入門(二)：快速理解網絡通信協議（下篇）》
《網絡編程懶人入門(三)：快速理解TCP協議一篇就夠》
《網絡編程懶人入門(四)：快速理解TCP和UDP的差異》
《網絡編程懶人入門(五)：快速理解為什麼說UDP有時比TCP更有優勢》
《網絡編程懶人入門(六)：史上最通俗的集線器、交換機、路由器功能原理入門》
《網絡編程懶人入門(七)：深入淺出，全面理解HTTP協議》
《網絡編程懶人入門(八)：手把手教你寫基於TCP的Socket長連接》
《網絡編程懶人入門(九)：通俗講解，有了IP地址，為何還要用MAC地址？》
《網絡編程懶人入門(十)：一泡尿的時間，快速讀懂QUIC協議》（本文）
附錄：更多網絡編程相關資料推薦
《TCP/IP詳解 - 第11章·UDP：用戶數據報協議》
《TCP/IP詳解 - 第17章·TCP：傳輸控制協議》
《TCP/IP詳解 - 第18章·TCP連接的建立與終止》
《TCP/IP詳解 - 第21章·TCP的超時與重傳》
《技術往事：改變世界的TCP/IP協議（珍貴多圖、手機慎點）》
《通俗易懂-深入理解TCP協議（上）：理論基礎》
《通俗易懂-深入理解TCP協議（下）：RTT、滑動窗口、擁塞處理》
《理論經典：TCP協議的3次握手與4次揮手過程詳解》
《理論聯繫實際：Wireshark抓包分析TCP 3次握手、4次揮手過程》
《計算機網絡通訊協議關係圖（中文珍藏版）》
《UDP中一個包的大小最大能多大？》
《P2P技術詳解(一)：NAT詳解——詳細原理、P2P簡介》
《P2P技術詳解(二)：P2P中的NAT穿越(打洞)方案詳解》
《P2P技術詳解(三)：P2P技術之STUN、TURN、ICE詳解》
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《高性能網絡編程(一)：單臺服務器併發TCP連接數到底可以有多少》
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