互联网中，速度与安全性是永恒追求的，Rust 编写的 QUIC 协议，到底有多强？-51CTO.COM

大家好，我是渔夫。

今天分享主题，Cloudflare 开源的 Quiche 作为 QUIC 和 HTTP/3 的实现，提供了处理 QUIC 数据包和连接状态管理的底层 API，允许开发者在他们的应用程序中集成 QUIC 和 HTTP/3 的功能。

什么是 Quiche

Quiche 是 Cloudflare 开发的一个开源项目，它是 QUIC 协议的一个实现，用 Rust 语言编写。

QUIC 是一种新的网络传输协议，由 Google 开发，旨在提高网络流量的安全性和性能。QUIC 协议默认进行加密，以减少数据传输的延迟，并提供更快的连接建立时间。

Quiche 的特点

最小化和直观的 API：quiche 设计了一个简单直观的 API，使得应用程序可以轻松地集成 QUIC 协议，同时保持了对底层复杂性的控制。
与现有技术的兼容性：quiche 能够与现有的网络栈和加密库（如 BoringSSL 默认启用）集成，这使得它可以被嵌入到不同的网络应用中，包括 Cloudflare 自身的服务。
性能和安全性：通过使用 Rust 的 ring 库，quiche 实现了快速且安全的加密原语，这对于 QUIC 协议的性能至关重要。
ffi：构建 C 语言的 FFI API，方便在 C/C++ 程序中集成 quiche。
qlog：启用 qlog 日志格式支持，用于网络协议分析。

谁在使用 Quiche？

Cloudflare：Quiche 驱动了 Cloudflare 边缘网络的 HTTP/3 支持。
Android：Android 的 DNS 解析器使用 Quiche 实现了通过 HTTP/3 的 DNS。
curl：Quiche 可以集成到 curl 中，以提供对 HTTP/3 的支持。
NGINX（非官方）：通过使用非官方补丁，Quiche 可以集成到 NGINX 中，以提供对 HTTP/3 的支持。

Quiche 现状与未来

虽然，quiche 是 QUIC 实现中较新的一个，但它已经能够与其他更成熟的实现进行互操作，并展示了 QUIC 的许多特性。Quiche 和 QUIC 本身都还在不断完善中，随着在互联网上更广泛地部署 QUIC，也将不断发现并修复bug，实现新的功能，并在实践中学习和进步，拭目以待。

入门使用

使用 quiche 建立 QUIC 连接的第一步是创建一个 Config 对象：

let mut config = quiche::Config::new(quiche::PROTOCOL_VERSION)?;
config.set_application_protos(&[b"example-proto"]);

该 Config 对象控制 QUIC 连接的重要方面，如 QUIC 版本、ALPN ID、流量控制、拥塞控制、空闲超时和其他属性或功能。Config 还保存 TLS 配置。这可以通过现有对象上的修改器来更改，或者通过手动构建 TLS 上下文并使用with_boring_ssl_ctx_builder()，配置对象可以在多个连接之间共享。

连接设置

在客户端，connect() 实用程序函数可用于创建新连接，而 accept()用于服务器端：

// Client connection.
let conn =
    quiche::connect(Some(&server_name), &scid, local, peer, &mut config)?;

// Server connection.
let conn = quiche::accept(&scid, None, local, peer, &mut config)?;

在这两种情况下，应用程序负责生成新的源连接 ID，该 ID 将用于标识新连接。

应用程序还需要传递连接的远程对等点的地址：对于客户端来说，这是它尝试连接的服务器的地址，对于服务器来说，这是发起连接的客户端的地址连接。

处理传入数据包

使用连接的 recv()方法，可以处理来自网络的属于该连接的传入数据包：

let to = socket.local_addr().unwrap();

loop {
    let (read, from) = socket.recv_from(&mut buf).unwrap();

    let recv_info = quiche::RecvInfo { from, to };

    let read = match conn.recv(&mut buf[..read], recv_info) {
        Ok(v) => v,

        Err(quiche::Error::Done) => {
            // Done reading.
            break;
        },

        Err(e) => {
            // An error occurred, handle it.
            break;
        },
    };
}

生成传出数据包

传出数据包是使用连接的 send() 方法生成的。

loop {
    let (write, send_info) = match conn.send(&mut out) {
        Ok(v) => v,

        Err(quiche::Error::Done) => {
            // Done writing.
            break;
        },

        Err(e) => {
            // An error occurred, handle it.
            break;
        },
    };

    socket.send_to(&out[..write], &send_info.to).unwrap();
}

发送数据包时，应用程序负责维护计时器以对基于时间的连接事件做出反应。可以使用连接的方法获取计时器到期时间 timeout()。

let timeout = conn.timeout();

应用程序负责提供计时器实现，该实现可以特定于所使用的操作系统或网络框架。当计时器到期时，on_timeout()应调用连接的方法，之后可能需要在网络上发送其他数据包。

// Timeout expired, handle it.
conn.on_timeout();

// Send more packets as needed after timeout.
loop {
    let (write, send_info) = match conn.send(&mut out) {
        Ok(v) => v,

        Err(quiche::Error::Done) => {
            // Done writing.
            break;
        },

        Err(e) => {
            // An error occurred, handle it.
            break;
        },
    };

    socket.send_to(&out[..write], &send_info.to).unwrap();
}

更多使用，可以到官网进行查阅丰富的文档。