フロントエンドエンジニアも知っておきたい HTTP/3 で変わること

フロントエンドカンファレンス沖縄 2023 の登壇資料です

Transcript

1. フロントエンドエンジニアも知っておきたい
   HTTP/3 で変わること
   フロントエンドカンファレンス沖縄
   2023
   

   View Slide

2. 名前: 吉田あひる (@strtyuu)
   仕事: バックエンドエンジニア
   所属: スターフェスティバル株式会社
   自己紹介
   

   View Slide

3. HTTP/3
   

   View Slide

4. ● 2022年6月に RFC 9114 として標準化された HTTP/2 に続くメジャーバー
   ジョン
   ● TCP の代わりに QUIC の上で動作する
   ● Q-Success によると 27%のサイトが HTTP/3 を利用している (2023年10
   月時点)
   ○ https://w3techs.com/technologies/comparison/ce-http3
   HTTP/3 とは？
   

   View Slide

5. QUIC とは?
   ● 2021年5月に RFC 9000 などで標準化された
   ● トランスポート層のプロトコルで、通信の信頼性や輻輳制御、暗号化など
   様々な機能を提供する
   ● UDP をベースに作られているが、TCPと同じように信頼性がある
   

   View Slide

6. HTTP/2 と HTTP/3 の比較
   機能 HTTP/2 HTTP/3
   HTTP Semantics など HTTP/2 HTTP/3
   多重化 HTTP/2 QUIC
   暗号化 TLS QUIC(TLS 1.3)
   信頼性/輻輳制御/etc TCP QUIC
   ポート番号 TCP UDP
   HTTP/2 の時と比べて、QUICだけで多くの仕事を担当するように
   

   View Slide

7. ● TCP の Head of Line Blocking の解消
   ● 接続確立までの時間の短縮
   ● 優先度制御の改善 (正確には HTTP/3 から独立した機能
   ● 通信経路が切り替わる時に切断されなくなる
   ● パケットロス時の通信が効率化
   ● トランスポート層の通信も暗号化されるようになる
   ● 通信の暗号化が必須に
   ● etc
   HTTP/3 で何が変わるのか？
   

   View Slide

8. 不安定な通信環境下での
   通信速度が改善
   

   View Slide

9. HTTP/1.1
   Persistent Connection
   HTTP/1.1 までの時代は、TCP コネ
   クション上で通信を直列に並べて処
   理していた。
   

   View Slide

10. HTTP/2
    Multiplexing
    通信の多重化を行えるようにするこ
    とで複数の通信をまとめて行うように
    なり、通信効率を大きく改善
    

    View Slide

11. TCP の Head-of-Line-Blocking 問題 1/4
    TCP はコネクション内でパケットの順序が割り振られて おり、送信者が送った順番でパケットを
    処理する必要がある。
    

    View Slide

12. TCP の Head-of-Line-Blocking 問題 2/4
    パケットロスなどが発生すると再送されるまでの間 後続のパケットを処理できなくなる
    

    View Slide

13. TCP の Head-of-Line-Blocking 問題 3/4
    HTTP/2 では 複数の通信のパケットがごちゃまぜに並んでいるため同じコネクションを使って
    いる通信全てで順序を共有している状態 になる
    

    View Slide

14. TCP の Head-of-Line-Blocking 問題 4/4
    パケットロスが発生すると 、再送されるまでのあいだ同じコネクションを使っている 他の通信
    のパケットも待ちの状態 になる。
    

    View Slide

15. ● 不安定な通信環境だと通信速度に悪影響がある
    ○ レンダリングブロックの時間の増加など
    ● パケットロスが多い場合、複数のコネクションを使う HTTP/1.x の方がパ
    フォーマンスが高い場合も
    TCP の Head-of-Line-Blocking の何が問題なのか？
    

    View Slide

16. QUIC による Head-of-Line-Blocking 問題の解消
    QUIC ではストリーム(通信)単位で順序の保証をしているため、パケットロス
    が発生しても他のストリームに影響が出なくなる
    

    View Slide

17. HTTP/3 がストリーム単位で信頼性を担保できる理由
    機能 HTTP/2 HTTP/3
    HTTP Semantics など HTTP/2 HTTP/3
    多重化 HTTP/2 QUIC
    暗号化 TLS QUIC(TLS 1.3)
    信頼性/輻輳制御/etc TCP QUIC
    ポート番号 TCP UDP
    HTTP/2 と違い、HTTP/3 はストリームの管理と信頼性の担保を QUIC がまとめて担当
    しているため、ストリーム単位の信頼性の担保が可能になっている
    

    View Slide

18. ● 不安定な通信環境の通信速度が改善
    ○ 通信面のアクセシビリティが向上すると言えそう
    ○ 海外との通信や通信環境の悪い国へサービス提供するときとかにメ
    リットが大きそう
    HTTP/3 でどう変わるのか？
    

    View Slide

19. コネクション確立までの
    時間の短縮
    

    View Slide

20. これまで(TCP + TLS)
    のコネクション確立
    TCP と TLS それぞれでハンドシェイ
    クが必要な状態
    

    View Slide

21. HTTP/3 (QUIC) の
    コネクション確立
    TLS が QUIC に内包されているた
    め、コネクション確立と暗号化のため
    のやりとりが同時に行える ように
    

    View Slide

22. ● TTFB(Time To First Byte) が2~3割ほど改善する
    ○ https://www.publickey1.jp/blog/21/http3web_tcptlshttp2http3fast
    ly_1.html
    ○ https://tech.loveholidays.com/making-loveholidays-18-faster-with-
    http-3-1860879528a7
    HTTP/3 でどう変わるのか？
    

    View Slide

23. HTTP/3 以外の改善
    

    View Slide

24. ● サーバーがHTMLを生成している間に preload してほしいリソース情報だけ
    先にレスポンスを返してしまおうというやつ
    ○ HTML のレスポンスよりも前にリソースの取得を始めることが可能に
    ● RFC 8297 にて提案中で Experimental のステータス
    ○ なので、ブラウザの対応状況はまだ中途半端
    ○ Cloudflare など既に対応している CDN もある
    ● レンダリングブロックの大幅な削減が期待できる
    103 Early Hints
    

    View Slide

25. ● レンダリングに影響のないリソースを後回しにして、必要なやつを優先して
    ダウンロードするための仕組み
    ● 2022年6月にRFC 9218 にて標準化
    ○ 元々は HTTP/3 の仕様として議論されていたが、途中で独立し HTTP/2 に対しても使
    用可能に
    ● HTTP/2 の複雑すぎた優先度制御の代わりとなる
    ○ 8段階の優先順位とincrementalフラグがあるだけの単純な仕様
    ● HTML の Attribute などを考慮しつつブラウザが勝手に順位づけしてくれる
    模様
    ○ 非アクティブになったタブのリソースは優先度下げるとかもやってくれる
    ● レンダリングブロックの大幅な削減が期待できる
    優先度制御 - Extensible Prioritization Scheme for HTTP
    

    View Slide

26. まとめ
    

    View Slide

27. ● HTTP/3 は TCP の代わりに QUIC を採用したことで様々な問題が解決され
    た
    ○ 不安定な通信環境下の速度が改善
    ○ コネクション確立までの時間が短縮し
    TTFBが改善する
    ○ Wi-Fi回線からモバイル回線に切り替わるときなどに通信が継続できるように
    ● より通信速度を速く！というよりは通信環境が悪い人たちの体験向上という
    側面が大きそう
    ● HTTP/3 から独立した仕様も同時に色々と標準化された
    ● 他にも色々と改善されているので、興味のある人は調べてみてください
    まとめ
    

    View Slide

28. ● https://ja.wikipedia.org/wiki/HTTP/3
    ● https://ja.wikipedia.org/wiki/QUIC
    ● https://togetter.com/li/1723153
    ● https://www.publickey1.jp/blog/21/http3web_tcptlshttp2http3fastly.html
    ● https://vimeo.com/485450984
    ● https://gihyo.jp/list/group/HTTP-3%E5%85%A5%E9%96%80#rt:/admin/serial/01/http3/0002
    ● http://blog.kazuhooku.com/2019/07/http-ietf-105.html
    ● https://asnokaze.hatenablog.com/entry/2019/09/16/021413
    ● https://asnokaze.hatenablog.com/entry/2019/11/07/020354
    ● https://calendar.perfplanet.com/2022/http-3-prioritization-demystified/
    ● http://blog.kazuhooku.com/2018/04/http2.html
    ● https://http3-explained.haxx.se/ja
    ● https://http2-explained.haxx.se/ja
    ● https://rebuild.fm/154/
    ● https://developer.mozilla.org/ja/docs/Web/HTTP/Connection_management_in_HTTP_1.x
    ● https://eng-blog.iij.ad.jp/archives/tag/about-quic
    ● https://tech.loveholidays.com/making-loveholidays-18-faster-with-http-3-1860879528a7
    参考資料
    

    View Slide

29. ● https://developer.mozilla.org/ja/docs/Web/HTTP/Status/103
    ● https://www.youtube.com/watch?v=_hfG0HCufbs
    ● https://web.dev/articles/fetch-priority?hl=ja
    ● https://blog.cloudflare.com/better-http-3-prioritization-for-a-faster-web/
    ● https://blog.cloudflare.com/early-hints/
    ● https://www.cloudflare.com/ja-jp/learning/ssl/what-happens-in-a-tls-handshake/
    参考資料
    

    View Slide