QUIC 协议
QUIC 协议是 Google 出品的传输层网络协议。那么，在已经有了安全可靠的 TCP 协议的情况下，又搞出来一个新的协议呢？简单来说，Google 对 TCP 协议的优化已经到了尽头，已经没有什么好优化的了，但还想更进一步，怎么办呢？搞个新的。
设计目标：
- 取代TCP协议
- 降低连接和传输延迟
- 改进拥塞控制
相比 http2+tcp+tls 的优势：
- 减少了 TCP 三次握手及 TLS 握手时间。
- 改进的拥塞控制。
- 避免队头阻塞的多路复用。
- 连接迁移。
- 前向冗余纠错。
特性
相互独立的逻辑流
相互独立的逻辑流是 QUIC 的核心特性之一。它允许在单个连接上并行传输多个数据流，并且每个流可以独立地处理。相比之下，TCP 只支持单数据流，需要按照发送顺序接收和确认每个报文。通过多路复用，应用程序可以更高效地发送和接收数据，并更好地利用网络带宽等资源。
一致安全性
QUIC 的另一个重要特性是它提供了端到端的安全保护。所有通过 QUIC 发送的数据都是默认加密的，并且不支持明文通信。这有助于防止数据被窃听和其他形式的攻击。QUIC 使用传输层安全协议（TLS）来建立和维护安全连接和端到端加密。
低延迟
QUIC 协议的设计目的是减少建立连接所需的延迟，以便在端点之间快速地发送和接收数据。对于移动网络这种高延迟的网络环境来说，这一点尤为重要。为了实现这个目标，QUIC 最小化了建立连接所需的往返次数，并且采用更小的报文来发送数据。传统的互联网协议通常存在延迟问题，例如美欧之间的往返时间有时可达 300 或 400 毫秒。
可靠性
QUIC 基于 UDP 但可提供可靠传输能力。类似于 TCP，它是一种面向连接的传输协议。QUIC 协议在数据传输过程中具有报文丢失恢复和重传功能，这可以确保数据的完整性和准确性。此外，QUIC 可以保证数据包按照发送顺序到达，避免因数据包乱序导致的数据错误。
消除 HOL 阻塞
QUIC 通过支持多个数据流来解决 HOL 阻塞问题。这使得来自不同应用的消息可以独立地传递，避免了因为等待其他应用而可能产生的延迟。
原理
场景
HTTP/3 中，弃用 TCP 协议，改为使用基于 UDP 协议的 QUIC 协议实现。随着 HTTP/3 和 QUIC 越来越流行并被广泛采用，涌现出多种多样的应用场景。这些应用场景覆盖了直播、视频、点播、下载、Web 加速等领域，其中最具潜力的应用场景有：
- **实时 Web 和移动应用：**这些应用（如集成了语音和视频通信功能的 Web 和移动应用）需要低延迟和可靠的数据传输。QUIC 利用相互独立的数据流和拥塞控制机制，使其成为这些应用的理想选择，因为它可以快速高效地发送和接收数据。在 QUIC 的多路复用模式下，同一连接内不同数据流之间的数据传输互不干扰。
- **与物联网设备通信：**物联网设备通常使用 TCP 和 MQTT 等协议进行通信。然而，这些协议在受限的网络环境中可能存在高延迟和丢包等问题。相比之下，专为高延迟和丢包的网络环境而设计的 QUIC 可以提供更可靠和高效的替代方案。QUIC 可以实现接近零的往返时间（RTT），这对于提高网络性能和用户体验至关重要。
- **车联网和网联汽车：**QUIC 可以极大地促进车联网生态系统的发展。这些系统需要实时的数据交换来提供诸如交通管理、车辆跟踪和安全功能等服务。QUIC 具有低延迟、多路复用的特性，以及对数据包丢失和重排序的处理能力，可以确保车辆和基础设施组件之间可靠而高效的通信。此外，QUIC 使用 TLS 加密保护敏感车辆数据，提供了更强的安全保障。
- **云计算：**云计算是指通过互联网提供计算资源的服务。使用 QUIC 协议可以带来多方面的好处，例如低延迟和端到端加密，这可以提升用户体验、增强系统安全。
- **支付和电子商务应用：**这些应用需要安全可靠的数据传输。QUIC 通过 TLS 加密和可靠的 HTTP3 数据流，使其成为这些应用的理想选择，有助于保证数据安全完整地传输。从终端用户的角度来看，QUIC 协议通过保证更快、更顺畅的交易，优化了用户体验。
对比
与 TCP 相比，QUIC 在高延迟和不稳定的网络环境中，如移动网络，可以显著提升网页加载速度并减少连接中断，使得网络体验更加流畅。
| 特性 | TCP (Transmission Control Protocol) | QUIC (Quick UDP Internet Connections) |
|---|---|---|
| 协议层 | 传输层协议 | 应用层协议 |
| 基础传输 | 基于 IP 协议之上的 TCP | 基于 IP 协议之上的 UDP |
| 连接建立 | 三次握手 | 单次握手 |
| 连接恢复 | 断开后需重新建立连接 | 支持连接迁移和恢复 |
| 加密 | TLS 1.2/1.3 | 内置 TLS 1.3 |
| 启动延迟 | 较高，三次握手增加延迟 | 较低，减少握手次数和延迟 |
| 多路复用 | 支持，但容易受阻塞影响 | 原生支持，避免队头阻塞 |
| 传输效率 | 较高，但有队头阻塞问题 | 更高，避免队头阻塞和优化路径恢复 |
| 数据完整性 | 基于序列号和确认号保证 | 基于序列号和确认号保证 |
| 拥塞控制 | 内置多种拥塞控制算法 | 内置拥塞控制，基于 TCP 的算法扩展 |
| 丢包重传 | 确认丢包后重传 | 确认丢包后重传，优化的快速恢复机制 |
| 安全性 | 可选加密（通常通过 TLS 实现） | 默认启用（内置 TLS 1.3） |
| 安全更新 | 更新慢，需要操作系统和应用配合 | 更新快，协议可灵活更新 |
| 部署难易度 | 广泛部署，基础设施支持全面 | 逐渐普及，需要支持 UDP 的网络设施 |
| 防火墙友好 | 广泛支持，默认开放 | 可能被部分防火墙阻挡 |
| 常用场景 | Web 浏览、文件传输、电子邮件等 | 实时通信、视频流、现代 Web 应用等 |
| 协议灵活性 | 相对固定，修改需要标准化过程 | 更灵活，支持快速迭代和更新 |
总结
TCP（Transmission Control Protocol）是传输层的经典协议，基于IP协议之上，通过三次握手建立连接，提供可靠的数据传输、拥塞控制和流量控制。虽然TCP在网络通信中广泛应用，但它的传输效率受队头阻塞影响，且连接建立较慢。
QUIC（Quick UDP Internet Connections）是一个基于UDP协议的新型应用层协议，通过单次握手建立连接，并内置TLS 1.3实现加密通信。QUIC具有较低的启动延迟、更高的传输效率和更好的安全性，特别适用于实时通信和现代Web应用。
在连接建立、多路复用、传输效率、连接恢复、安全性等方面，QUIC相较于TCP有明显的优势。但是，TCP由于广泛的部署和成熟的基础设施支持，仍然是许多传统应用的首选。随着时间的推移，QUIC的普及度逐渐增加，尤其是在需要低延迟、高效率和安全性的场景下，它将成为更多应用的选择。
参考
[1] QUIC
[2] 一文读懂 QUIC 协议：更快、更稳、更高效的网络通信
[3] QUIC 在京东直播的应用与实践