Co se děje, když se web zrychlí: HTTP/3, QUIC a budoucnost protokolů

Web se zrychluje nejen díky lepšímu kódu a serverům, ale i díky zásadním změnám v síťových protokolech. HTTP/3 a QUIC mění způsob, jakým si prohlížeč a server předávají data – rychleji, bezpečněji a odolněji vůči výpadkům sítí. Co přesně se při načítání stránky děje v pozadí a proč už TCP přestává stačit?

Proč vůbec nový protokol? Omezení HTTP/2 a TCP

Hypertext Transfer Protocol (HTTP) je srdcem moderního webu. Definuje, jak prohlížeč a server komunikují a jak se přenášejí stránky, obrázky, skripty či videa. Po desítkách let dominance HTTP/1.1 a následném přechodu na HTTP/2 přichází HTTP/3, krok, který mění základní způsob přenosu dat, píše web Cloudflare.

Na první pohled se může zdát, že HTTP/2 vyřešilo hlavní problémy webu. Přineslo multiplexování požadavků, binární formát, kompresi hlaviček a výrazně zlepšilo práci s větším množstvím zdrojů na jedné stránce. Přesto ale zůstalo pevně svázané s TCP, a právě to se postupem času ukázalo jako hlavní brzda dalšího vývoje.

• Head-of-line blocking (blokování na začátku řádku) – pokud ztratíte paket (balík dat), TCP blokuje další data, i když nejsou ovlivněná. To zpomaluje načítání stránek s velkým počtem paralelních požadavků.
• Doba navázání spojení – TCP handshake a následné TLS šifrování tvoří několik kol výměny paketů, než může běžet přenos dat.
• Přechod mezi sítěmi – při změně IP (např. přechod z Wi-Fi na mobilní data) TCP spojení často spadne a musí se navázat znovu.

Tyto limity motivovaly návrh zcela nové vrstvy pod HTTP/3. Namísto tradičního spolehlivého TCP (Transmission Control Protocol) tedy HTTP/3 používá nový transportní protokol QUIC, který běží nad UDP (User Datagram Protocol) – a to má zásadní důsledky pro výkon i spolehlivost webu.

QUIC – transportní protokol, který nahrazuje TCP

QUIC (Quick UDP Internet Connections) je moderní transportní protokol navržený s jediným cílem – odstranit slabiny TCP, které brzdí výkon dnešního webu. Původně vznikl v Googlu jako experiment, dnes je standardizovaný v rámci IETF a tvoří základ protokolu HTTP/3, uvádí web CheckPoint.

Na první pohled se může zdát paradoxní, že nový spolehlivý protokol je postavený na UDP, které je samo o sobě nespolehlivé. Právě v tom ale spočívá jeho síla – QUIC si spolehlivost, řízení toku i řízení přetížení řeší sám, a to způsobem lépe přizpůsobeným potřebám moderního webu.

Transportní protokol je tedy navržen tak, aby překonal omezení TCP – běží nad UDP, integruje šifrování TLS 1.3 přímo do transportní vrstvy, minimalizuje latenci navázání spojení a znovu navázání po ztrátě paketů a umožňuje multiplexování více proudů nezávisle, takže ztráta dat neblokuje ostatní požadavky.

QUIC proto přináší hned několik výhod:

• Rychlejší navázání spojení – TLS 1.3 je součástí protokolu. Spojení lze navázat během 1 RTT, případně 0 RTT u opakovaných návštěv.
• Bez head-of-line blockingu – každý požadavek běží v samostatném streamu. Ztráta paketu u jednoho zdroje neblokuje ostatní přenosy.
• Lepší výkon v mobilních a nestabilních sítích – QUIC lépe zvládá ztráty paketů a kolísající latenci, typické pro mobilní připojení.
• Plynulý přechod mezi sítěmi – spojení není vázané na IP adresu. Při změně Wi-Fi ↔ mobilní data pokračuje bez přerušení.
• Šifrování jako standard – všechna spojení jsou automaticky šifrována pomocí TLS 1.3 – bezpečnost není volitelná.
• Rychlejší vývoj a inovace – QUIC běží v uživatelském prostoru, takže nové verze lze nasazovat rychleji než změny v TCP na úrovni OS.

HTTP/3 – stejný HTTP, jiný podvozek

Na úrovni aplikace se HTTP/3 chová prakticky stejně jako jeho předchůdci. Vývojáři dál používají známé HTTP metody (GET, POST, PUT atd.), status kódy, hlavičky i principy práce s cache. Z pohledu webové aplikace se tedy nic nemění. Zásadní změna se odehrává pod povrchem – v transportní vrstvě, kde HTTP/3 opouští TCP a staví na protokolu QUIC.

Díky QUIC běží každý požadavek v samostatném streamu, takže ztráta jednoho paketu neblokuje celé spojení. Výsledkem je plynulejší načítání stránek, zejména u webů s velkým množstvím paralelních zdrojů.

HTTP/3 také zkracuje navázání spojení a lépe funguje v mobilních a nestabilních sítích. Spojení přežije i změnu IP adresy, například při přechodu z Wi-Fi na mobilní data, bez nutnosti znovu navazovat komunikaci.

Bezpečnost je výchozím stavem – HTTP/3 je vždy šifrované pomocí TLS 1.3. Provozovatelé webů obvykle nemusí měnit kód aplikací, stačí podpora HTTP/3 na serveru nebo CDN. Pro uživatele tak jde o rychlejší a stabilnější web bez viditelných změn.

Aktuální stav podpory v praxi

Podpora HTTP/3 a QUIC se za poslední roky výrazně rozšířila, ale stále ne všude je implementace 100% hotová. Níže přehled, jak to vypadá v praxi:

• Moderní prohlížeče – HTTP/3 podporují všechny hlavní prohlížeče (Chrome, Edge, Firefox, Safari). Podpora je ve výchozím nastavení zapnutá, bez zásahu uživatele. Na straně uživatelů je dnes kompatibilita prakticky plošná.
• Webové servery – podpora HTTP/3 se postupně rozšiřuje, ale není jednotná. NGINX, LiteSpeed a některé další servery už HTTP/3 zvládají. U části infrastruktury (reverse proxy, load balancery, firewally) je podpora stále omezenější.
• Reálné nasazení webů – HTTP/3 využívá zhruba třetina největších webů. Mnoho stránek stále běží na HTTP/2 nebo HTTP/1.1 kvůli infrastrukturním omezením. Prohlížeč se vždy automaticky domluví se serverem na nejvyšší společné verzi protokolu.
• CDN a cloud – velké CDN běžně podporují HTTP/3 a QUIC. Nasazení přes CDN je dnes nejjednodušší cesta, jak HTTP/3 zpřístupnit bez úprav backendu.

Díky tomu uživatelé na mnoha webech budou mít znatelně rychlejší a spolehlivější načítání, zejména na mobilních zařízeních a v sítích s vyšší latencí.

Rychlejší web není jen o kódu, ale o protokolech

HTTP/3 a QUIC tedy ukazují, že zrychlování webu už není jen o lepším kódu nebo výkonnějších serverech, ale o změnách hluboko v síťových protokolech. Nový přístup k přenosu dat odstraňuje limity TCP a lépe odpovídá realitě dnešního webu – mobilním sítím, vyšší latenci i rostoucím nárokům na bezpečnost.

Pro uživatele to znamená rychlejší a stabilnější načítání stránek, pro provozovatele webů možnost postupného nasazení bez zásahů do aplikací.

Základem ale zůstává správně řešené šifrování. HTTP/3 je vždy zabezpečené a bez kvalitních TLS certifikátů se neobejde. Právě zde pomáhá SSLMarket od Zoneru, který usnadňuje nasazení i správu SSL/TLS certifikátů a připravuje weby na další vývoj moderních webových technologií.

Pokud pak chcete jít cestou nejnovějších technologií včetně HTTP/3, získáte je i na CZECHIA.COM, kde je podpora moderních protokolů dostupná u vybraných hostingových řešení a infrastruktury.