HTTP3协议的安全优势与问题

QUIC是基于用户数据包协议(UDP)连接的复用版本的传输层协议。与TCP不同，UDP不遵循TCP三向交握，而是使用单个UDP往返。因此，在用户代理和Web服务器之间的每个连接都使用UDP，QUIC协议极大地改善了任何web组件的网络性能。

同样，QUIC依靠多路复用来在单个连接上无缝地管理用户代理与服务器之间的多个交互，而没有一个阻塞另一个，因此与以前的版本相比，有助于提高性能。从性能和稳定性的角度考虑，HTTP/3似乎都有很大的优势。从安全性来说，HTTP/3有其先进性也有其局限性。

安全优势

1. 端到端加密

TCP协议旨在确保在传输过程中进行有效负载加密，但是对于特定传输的信息仍未加密，所以这会引发许多安全和隐私问题。预防攻击的对策不是在TCP堆栈上，而是在处理协议和网络的网络设备和中间盒上。此外，解析器可以克服负载均衡器和其他网络设备中的这些问题，但它们也还存在严重的性能问题，并且可能会限制网络发展速度和可靠性。

使用QUIC协议时，只有网段中的必填字段未加密，而其余信息默认情况下是加密的。通过查看TCP和QUIC的网络段，我们发现包括数据包标志(数据包NR和ACK NR)，窗口和选项的字段在QUIC中已加密，但在TCP中未加密。QUIC中建议加密有助于防止普遍存在的监视攻击(在HTTP / 3的前身中很普遍)以及协议工件和元数据、应用程序数据的侵入式信息收集。

下面的图1显示了QUIC协议在网络分析器工具Wireshark中的呈现方式。根据QUIC的网段，互联网协议(IP)层保存源IP地址和目标IP地址信息。UDP保留源端口和目标端口，而QUIC包含公共标志，数据包编号，连接ID和加密的有效负载。

2. TLS安全连接

为了在连接期间支持端到端加密，QUIC主要依赖于加密和传输层握手。由于QUIC直接与TLS 1.3 交互，因此它可用于所有原始连接的授权加密，并且没有禁用TLS。QUIC还负责确保建立安全连接，同时考虑到所有原始连接的机密性和完整性保护。与HTTP / 2 + TLS实现不同，QUIC在其传输上下文中处理TLS握手和警报机制，这反过来又帮助QUIC利用从握手交换的密钥来建立密码保护。

如果我们从整体上考虑该协议，则TLS和QUIC之间存在两个主要通信：

QUIC为TLS提供了稳定的流抽象，通过QUIC发送和接收消息。

TLS使用以下内容更新QUIC组件。

秘密的、经过身份验证的加密算法和密钥派生功能(KDF)

数据包保护密钥

协议状态更改(例如握手状态、服务器证书)

与使用TLS的“ application_data”记录的HTTP/2不同，QUIC使用STREAM帧，通过QUIC数据包形式展现。TLS握手以CRYPTO帧的形式形成，主要由连续流中的握手数据组成。QUIC旨在并行发送数据包，有时会将不同的消息捆绑成一个消息并加密，因为这些消息具有相同的加密级别。此功能为网络性能提供了极大的优势，同时确保在传输过程中应用正确的加密模式。

3. 完全正向保密性

当在用户代理和服务器之间交换临时私钥时，可以实现协议中的完全前向保密性(PFS)。用户代理启动的每个会话都使用新的唯一会话密钥，并且它与先前的会话密钥没有任何关系。通过为每次传输使用单独的会话密钥，即使任何会话密钥被泄露，来自较早或将来会话的任何信息也不会受到破坏。从加密角度来看，没有密钥交换可以提供完美前向保密性。但是，完全正向保密性，一个新术语对PFS的实现提供了可能。

QUIC使用TLS 1.3，该协议支持椭圆曲线(EC)DHE密钥交换或有限字段上的预共享密钥(PSK)和Diffie-Hellman(DH)。0-RTT密钥交换提供了完全的正向保密性，因为加密规范仅接受通过0-RTT握手的前向安全连接。尽管TLS 1.2还支持前向保密性，但从技术上讲，当用户代理发送由只有服务器已知的对称密钥保护的机密资料副本时，正向保密性在会话恢复期间会丢失。该协议甚至为用户代理和服务器之间的初始消息提供了完全的正向保密。此外，由于QUIC协议不支持长期密钥，因此QUIC借助TLS 1.3可以使用其协议层为应用程序提供完全正向保密功能。

（编辑：核心网）

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