在深入探讨互联网通信的发展历程之前，让我们先简单解释一下RTT（Round Trip Time）的概念。RTT，即往返时间，是指通信信号从发送方传输到接收方，并收到接收方的响应信号所花费的总时间。

TCP建立连接时间

在互联网通信的早期阶段，TCP（传输控制协议）被广泛应用于HTTP（超文本传输协议）的传输。TCP需要通过三次握手来建立连接，这三次握手分别需要经历一个去程和一个回程（或两个回程和一个去程），相当于1.5个RTT的时间。因此，TCP连接的时间被确定为1.5RTT。在TCP连接建立之后，HTTP请求才开始被发送，而接收服务器的HTTP响应又需要额外的1个RTT时间。所以，基于TCP传输的HTTP通信总时间达到了2.5RTT。

安全加密通信的兴起

随着互联网的蓬勃发展，明文传输的HTTP通信的安全性问题日益凸显。为了解决这个问题，Netscape公司创造性地发明了SSL（安全套接层）协议，它位于TCP与HTTP之间，为HTTP提供安全加密服务。然而，SSL最初的设计仅限于加密HTTP通信。为了扩大其应用范围，互联网标准化组织IETF对SSL进行了改进和标准化，并将其命名为TLS（传输层安全协议）。TLS不仅可以为HTTP提供安全加密，还可以支持其他应用层协议，如FTP、SMTP等。

HTTPS通信的RTT消耗

在引入了TLS安全加密之后，HTTPS通信的RTT消耗也随之增加。以TLS 1.2版本为例，HTTPS通信需要经历多个步骤来建立安全的连接，包括客户端发送Client Hello消息、服务器发送Server Hello消息以及双方进行密钥交换等。这些步骤总共需要1.5个RTT的时间来建立TLS连接。因此，整个HTTPS通信的总时间达到了4RTT（TCP连接时间1.5RTT + TLS连接时间1.5RTT + HTTP交易时间1RTT）。

HTTP 1.x的局限性

尽管HTTP 1.x版本在互联网通信中发挥了重要作用，但它也存在一些局限性。例如，浏览器从服务器获取的一个页面通常由多个资源链接组成，这些资源链接需要浏览器分别建立TCP和TLS连接来下载。这导致用户需要等待多个漫长的4RTT过程才能看到完整的页面。

HTTP/2的改进

为了解决HTTP 1.x版本存在的问题，HTTP/2应运而生。HTTP/2采用了多路复用的技术，允许用户的多个HTTP请求使用同一个TCP连接进行传输。这样可以大大减少重新建立连接所花费的时间。然而，多路复用也带来了一些副作用，如头部阻塞问题。尽管如此，HTTP/2仍然在很大程度上提高了互联网通信的效率和用户体验。

探索更广阔的世界

当然，互联网通信的发展并未止步于HTTP/2。随着技术的不断进步和用户需求的不断变化，新的通信协议和技术不断涌现。例如，QUIC协议和HTTP/3等就是其中的佼佼者。它们通过优化传输层协议和加密机制等手段，进一步降低了RTT消耗并提高了通信效率。在这个充满机遇和挑战的时代里，我们有理由相信未来的互联网通信将会更加高效、安全和便捷。

QUIC协议：加速互联网通信的新篇章

在探索互联网通信的旅途中，我们发现UDP（用户数据报协议）因其无需连接建立、不引入额外RTT（往返时间）的特点，成为了一个极具潜力的合作伙伴。然而，在HTTP/2的时代，UDP似乎被误打误撞地拉入了更复杂的通信框架中，形成了IP/UDP/QUIC的通信链路。

谷歌开发的QUIC协议，正是对UDP潜力的深度挖掘与利用。QUIC集成了TCP的可靠传输机制、TLS的安全加密功能以及HTTP/2的流量复用技术，将页面加载时间缩短至2.5RTT。更令人振奋的是，QUIC协议中的Session ID会被缓存在浏览器内存中。当用户再次访问同一页面时，无需重新建立TLS连接，而是直接使用缓存的Session ID对应的加密参数，实现0RTT的重连，此时页面加载时间仅需1RTT（HTTP交易时间）。

随后，IETF（互联网工程任务组）对QUIC产生了浓厚兴趣，但希望其能超越HTTP，成为支持多种协议的通用传输层协议。因此，QUIC与HTTP被分离，形成了IP/UDP/QUIC/HTTP的通信架构，整体页面加载时间控制在2RTT以内。

在QUIC协议的标准制定中，IETF选择了TLS 1.3版本进行集成。TLS 1.3以其简洁高效著称，建立连接仅需1RTT，相较于之前的版本减少了0.5RTT的时间消耗。因此，在TLS 1.3与HTTP的联合作用下，页面的整体加载时间降至2RTT，而重连页面的加载时间更是缩短至1RTT。

然而，HTTP/3的推广并非一帆风顺。由于大多数手机、电脑终端使用私有IP，并通过NAT（网络地址转换）设备完成与全球IP的通信，NAT设备对通信状态的记忆成为了一个关键问题。对于基于TCP的HTTP、HTTPS传输，NAT设备可以轻松地根据TCP报文头的状态位判断通信的开始与结束。但对于基于UDP的HTTP/3，NAT设备则难以准确判断通信的结束时机，可能导致会话中断或端口资源被不必要地占用。

为了解决这个问题，有两种可行的方案：一是在QUIC头部模仿TCP的SYN/FIN状态，但这需要全球范围内的NAT设备软件升级；二是让QUIC周期性地发送Keepalive消息，以刷新NAT设备的记忆，避免会话被意外中断。

最后，留给读者一个深思的问题：为何HTTP/3不直接建立在IP层之上，而是选择了UDP作为传输层协议？这背后或许隐藏着更深层次的通信机制与优化策略，值得我们进一步探讨与研究。

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