Information Technologies and Systems (Інформаційні технології та системи), 2025, Том 6, № 6

Permanent URI for this collection

https://dr.csbc.edu.ua/handle/123456789/1267

Browse

Browsing Information Technologies and Systems (Інформаційні технології та системи), 2025, Том 6, № 6 by Author "Бондар, Олексій"

Now showing 1 - 1 of 1
  • Thumbnail Image
    Item
    Аналіз протоколів інтернет-транспорту нового покоління: QUIC, WebTransport, HTTP/3
    (Інститут інформаційних технологій та систем НАН України, Видавничий дім "Академперіодика" НАН України, 2025) Бондар, Олексій
    Вступ. Традиційний інтернет-транспорт базується на стеку TCP/IP з прикладними протоколами HTTP/1.1 та HTTP/2. Така комбінація досягає меж продуктивності через блокування на початку черги, багатоетапні рукостискання та відсутність вбудованих механізмів безпеки на транспортному рівні. Сучасні затримкочутливі застосунки, зокрема хмарні ігри та AR/VR, вимагають наскрізної затримки значно меншої за 50 мс (часто близько 20 мс), що є проблемним для класичного стеку TCP+HTTP/1.1/2. Нові транспортні рішення на базі QUIC у поєднанні з HTTP/3 та API WebTransport покликані подолати ці обмеження, зберігаючи вебпарадигму розробки. Їх глобальне впровадження вже суттєво зросло (понад 40 % вебтрафіку через QUIC/HTTP/3), що робить систематичний аналіз цих протоколів своєчасним і практично значущим. Постановка проблеми. Попри швидке впровадження QUIC, HTTP/3 та WebTransport основними хмарними провайдерами та браузерами, досі бракує цілісного аналізу, який би поєднував специфікації IETF, академічні дослідження та практику розгортання в мережах доставки контенту (CDN) і ядрах 5G. Практики змушені спиратися на розрізнені дописи в блогах і часткові бенчмарки, що ускладнює розуміння, у яких сценаріях транспорти на базі QUIC перевершують класичний стек TCP+HTTP/2, як поводяться різні алгоритми контролю перевантаження та які обмеження залишаються в затримкочутливих сервісах. Мета. Метою статті є критичний аналіз інтернет транспорту нового покоління на базі QUIC, HTTP/3 та WebTransport з акцентом на еволюції архітектури, алгоритмах контролю перевантаження, моделях розгортання та властивостях безпеки. Для досягнення цієї мети простежується перехід від SPDY та HTTP/2 до HTTP/3 поверх QUIC, порівнюються схеми контролю перевантаження (CUBIC, BBRv2 та варіанти HyStart++), узагальнюються підходи до оптимізації розгортання (розвантаження XDP/eBPF, 5G L4S) та окреслюються відкриті питання, зокрема підтримка багатоадресної розсилки, супутникові канали та спостережуваність. Методи. Ми аналізуємо документи RFC IETF (зокрема RFC9000, RFC9114 та чернетку QUICv2) і сучасні наукові публікації та галузеві звіти. Продуктивність узагальнюється на основі опублікованих бенчмарків та експериментальних досліджень.Робота має оглядовий та аналітичний характер; власні експерименти обмежуються індикативними тестами, що доповнюють наявні бенчмарки. Додатково ми залучаємо окремі висновки з нашого досвіду роботи з CDN та досліджень (спостереження «під капотом») для ілюстрації поведінки в реальних умовах. Результати. Оптимізоване рукостискання QUIC (1-RTT, необов’язково 0-RTT) та зашифровані заголовки значно зменшують затримку. Впровадження підтверджено великими технологічними компаніями (Мета: ~75 % трафіку на QUIC/HTTP3). Контроль перевантаження QUIC демонструє компроміси: CUBIC добре протестований, але може перевищувати норму, тоді як BBRv2 пропонує надійну пропускну здатність у неглибоких буферах, а HyStart++ зменшує втрати при запуску. WebTransport розширює HTTP/3 за допомогою мультиплексованих потоків та ненадійних дейтаграм, що тепер підтримується в браузерах (наприклад, Firefox 114). Стратегії розвантаження (XDP/eBPF) та бібліотеки, такі як quiche від Cloudflare, покращують продуктивність периферійних мереж. Висновки. (1) QUIC/HTTP3 ефективно вирішує вузькі місця TCP/UDP, наприклад, усуваючи блокування TCP «заголовок рядка». (2) Покращення безпеки (TLS1.3, захист заголовків) означають, що майже всі корисні навантаження пакетів шифруються. (3) Новітні алгоритми CC, такі як BBRv2 та гібридні повільні запуски, покращують чесність та зменшують втрати. (4) WebTransport дозволяє створювати нові вебархітектури (потокове передавання, ігри), поєднуючи QUIC з WebCodecs. (5) Практичні переваги розгортання від бібліотек обходу ядра (XDP) та QUIC (quiche, lsquic). (6) Відкриті питання включають QUIC з підтримкою багатоадресної розсилки (наприклад, MCQUIC), планування супутників та багатше ведення журналу (qlog) для спостереження. У майбутньому може бути досліджено PERC-over-QUIC (виправлення помилок уперед), підключаються фреймворки CC та покращення на основі QUICv2.