HTTP/3 và QUIC: Hai công nghệ thay đổi cách Web truyền dữ liệu

Tốc độ truyền dữ liệu đang trở thành yếu tố quan trọng đối với các Website và ứng dụng Web hiện đại. HTTP/3 và QUIC được phát triển để cải thiện hiệu suất kết nối, đặc biệt trong môi trường có độ trễ hoặc mất gói dữ liệu. So với HTTP/2, bộ đôi này thay đổi cách dữ liệu được truyền và xử lý trên mạng. Bài viết dưới đây cùng Viettel IDC tìm hiểu cơ chế hoạt động của HTTP/3 và QUIC, từ đó giúp doanh nghiệp xác định được khi nào HTTP/3 và QUIC thực sự mang lại giá trị.

Tìm hiểu chung về HTTP/3 và QUIC

HTTP/3 là gì?

HTTP/3 là phiên bản thứ ba của Hypertext Transfer Protocol, được chuẩn hóa trong RFC 9114 vào năm 2022. Khác với HTTP/1.1 và HTTP/2 vốn thường chạy trên TCP, HTTP/3 được thiết kế để truyền các semantics của HTTP thông qua giao thức vận chuyển QUIC. 

HTTP/3 được thiết kế để giải quyết hạn chế khi TCP bị mất, bằng cách đưa Multiplexing xuống QUIC. Thay vì để TCP quản lý toàn bộ dữ liệu của một kết nối duy nhất, QUIC cung cấp các Stream độc lập và xử lý việc truyền tin ở cấp Stream. Điều này tạo ra một thay đổi quan trọng đó là khi dữ liệu của một Stream gặp vấn đề, các Stream khác có thể tiếp tục tiến triển nếu dữ liệu của chúng vẫn có sẵn. 

QUIC là gì?

QUIC là một giao thức truyền tải đa luồng và bảo mật, được thiết kế để hoạt động trên UDP. Tên “QUIC” không phải là một từ viết tắt theo định nghĩa của RFC 9000. Giao thức này cung cấp các Stream có kiểm soát luồng, thiết lập kết nối độ trễ thấp, cơ chế phát hiện và phục hồi mất dữ liệu, kiểm soát tắc nghẽn và khả năng di chuyển kết nối giữa các đường mạng. 

Điểm dễ gây nhầm lẫn là QUIC sử dụng UDP nhưng không có nghĩa QUIC hoạt động giống một ứng dụng UDP thông thường. UDP vốn là giao thức truyền Datagram đơn giản, không tự cung cấp các cơ chế như TCP về truyền lại dữ liệu, kiểm soát tắc nghẽn hay đảm bảo thứ tự. QUIC xây dựng những chức năng cần thiết ở phía trên UDP để tạo ra một giao thức truyền tải hiện đại hơn.

HTTP/3 và QUIC mang lại lợi ích gì cho Website?

Những lợi ích mà HTTP/3 và QUIC mang lại cho Website bao gồm: 

Giảm ảnh hưởng của mất gói trên mạng không ổn định

Lợi ích nổi bật nhất của HTTP/3 xuất hiện khi mạng không hoàn hảo. Trên mạng có độ trễ cao hoặc tỷ lệ mất gói nhất định, việc truyền nhiều tài nguyên đồng thời qua TCP có thể khiến vấn đề mất gói tác động rộng hơn đến kết nối.

Với QUIC, các Stream được quản lý độc lập. Khi một Stream phải chờ dữ liệu được phục hồi, các Stream khác vẫn có thể tiếp tục nếu đã có đủ dữ liệu cần thiết. Điều này đặc biệt có giá trị đối với Website tải nhiều tài nguyên đồng thời.

Thiết lập kết nối nhanh hơn

QUIC tích hợp TLS vào quá trình thiết lập kết nối thay vì tách biệt hoàn toàn như mô hình TCP + TLS truyền thống. QUIC được thiết kế để có quá trình bắt tay với độ trễ thấp và hỗ trợ 0-RTT trong những trường hợp kết nối đáp ứng các điều kiện cần thiết.

0-RTT không có nghĩa mọi Request HTTP/3 đều có thể gửi ngay mà không cần bất kỳ quá trình xác thực nào. Cơ chế này chủ yếu áp dụng trong trường hợp Client đã có thông tin cần thiết từ kết nối trước đó và phải được sử dụng phù hợp với yêu cầu bảo mật của ứng dụng. Khi điều kiện phù hợp, 0-RTT có thể giúp giảm thời gian chờ khi kết nối lại.

Phù hợp hơn với người dùng di động

Người dùng có thể bắt đầu truy cập Website bằng Wi-Fi, sau đó chuyển sang mạng di động khi rời khỏi vùng phủ sóng. Với những giao thức truyền thống, thay đổi địa chỉ mạng có thể khiến kết nối phải được thiết lập lại.

QUIC hỗ trợ Connection Migration thông qua Connection ID. Điều này cho phép kết nối có thể tiếp tục khi đường mạng thay đổi trong những điều kiện được giao thức cho phép. Đối với các Website hoặc ứng dụng Web có lượng người dùng di động lớn, đặc tính này có thể mang lại trải nghiệm ổn định hơn trong những tình huống chuyển mạng.

Cải thiện hiệu suất khi Website có nhiều tài nguyên

Một Website hiện đại thường không chỉ tải một file HTML. Sau khi nhận HTML, trình duyệt có thể tiếp tục yêu cầu CSS, JavaScript, Font, hình ảnh và dữ liệu từ API. HTTP/2 đã giải quyết phần lớn vấn đề này bằng Multiplexing. HTTP/3 tiếp tục sử dụng mô hình nhiều Stream nhưng kết hợp với khả năng xử lý Stream ở QUIC. Khi một tài nguyên gặp vấn đề do mất gói, những tài nguyên khác có thể ít bị ảnh hưởng hơn.

Tăng tính bảo mật ở lớp truyền tải

QUIC tích hợp TLS 1.3 vào giao thức. RFC 9000 mô tả QUIC có cơ chế bảo vệ tính bí mật và toàn vẹn dữ liệu, đồng thời sử dụng TLS để thực hiện quá trình thương lượng khóa. HTTP/3 dựa vào QUIC để cung cấp tính bí mật, toàn vẹn, xác thực Peer và truyền dữ liệu đáng tin cậy theo từng Stream. Điều này khiến bảo mật trở thành một phần gắn liền với cách QUIC được thiết kế.

Giảm phụ thuộc vào việc thay đổi Kernel

Một đặc điểm đáng chú ý của QUIC là được triển khai ở User Space thay vì phụ thuộc hoàn toàn vào TCP trong Kernel của hệ điều hành. Điều này tạo điều kiện để các triển khai QUIC cập nhật và phát triển độc lập hơn so với những thay đổi cần thực hiện ở TCP stack. Đây là một trong những lý do QUIC được xem là linh hoạt hơn trong quá trình phát triển giao thức. Đối với nhà cung cấp hạ tầng và nền tảng Web quy mô lớn, khả năng kiểm soát việc triển khai giao thức có thể mang lại nhiều lợi ích trong dài hạn.

Khi nào nên sử dụng HTTP/3 và QUIC

Không phải Website nào cũng cần chuyển ngay sang HTTP/3 chỉ vì đây là giao thức mới. Lựa chọn HTTP/3 nên dựa trên đặc điểm người dùng, chất lượng mạng, kiến trúc Website và khả năng hỗ trợ của hạ tầng. Cụ thể là khi: 

Website có lượng người dùng di động lớn

Nếu phần lớn khách truy cập sử dụng Smartphone và thường xuyên di chuyển giữa các mạng, HTTP/3 có thể là lựa chọn đáng cân nhắc. QUIC được thiết kế với khả năng Connection Migration, phù hợp với những môi trường mà địa chỉ mạng có thể thay đổi trong quá trình kết nối.

Website có nhiều tài nguyên cần tải đồng thời

Các Website thương mại điện tử, nền tảng nội dung, ứng dụng Web hoặc Website có nhiều Request đồng thời có thể hưởng lợi từ khả năng Multiplexing của HTTP/3. Tuy nhiên, hiệu quả thực tế cần được đo bằng dữ liệu thay vì giả định. Nếu Website chủ yếu gồm một HTML nhỏ và vài tài nguyên nhẹ, sự khác biệt giữa HTTP/2 và HTTP/3 có thể không đáng kể.

Người dùng phân bố ở nhiều khu vực

Website phục vụ người dùng ở nhiều quốc gia thường phải đối mặt với sự khác biệt về độ trễ, chất lượng mạng và mức độ ổn định của kết nối. HTTP/3 có thể phát huy lợi thế rõ hơn trong những điều kiện mạng có độ trễ hoặc mất gói cao, bởi QUIC được thiết kế để giảm ảnh hưởng của mất gói giữa các Stream.

Ứng dụng Web yêu cầu phản hồi nhanh

Các ứng dụng tương tác cao như Dashboard, nền tảng SaaS, dịch vụ trực tuyến hoặc hệ thống Web có nhiều Request nhỏ có thể cân nhắc HTTP/3. Tuy nhiên, cần phân biệt độ trễ mạng với thời gian xử lý ứng dụng. Nếu một API mất 800 ms vì phải thực hiện một truy vấn Database chậm, việc giảm vài mili-giây ở tầng kết nối không thể biến API đó thành một API phản hồi nhanh.

Khi Website đã sử dụng CDN hỗ trợ HTTP/3

Đây thường là trường hợp dễ triển khai hơn. Nhiều CDN hiện đại hỗ trợ HTTP/3 ở lớp Edge. Cloudflare hiện cung cấp HTTP/3 trên các gói dịch vụ và cho phép bật giao thức từ phần cấu hình tối ưu Protocol. Một lợi thế của mô hình CDN là doanh nghiệp có thể triển khai HTTP/3 giữa Client và Edge mà không nhất thiết phải thay đổi toàn bộ hệ thống Origin cùng lúc, tùy kiến trúc và nhà cung cấp. 

Kết luận

HTTP/3 và QUIC mang đến cách tiếp cận mới cho việc truyền dữ liệu trên Web, với khả năng giảm ảnh hưởng của mất gói và rút ngắn thời gian thiết lập kết nối. HTTP/3 sử dụng QUIC làm giao thức truyền tải thay vì TCP như HTTP/2. Tuy nhiên, hiệu quả còn phụ thuộc vào hạ tầng, chất lượng mạng và đặc điểm Website. Vì vậy, doanh nghiệp vẫn nên đánh giá workload và đo lường thực tế trước khi triển khai.