Un estudio en profundidad de los protocolos QUIC y HTTP/3 y su impacto en servicios web modernos

• Autores: Sujarchuk, Sebastian Uriel
• Año de publicación: 2023
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis de grado
• Colaborador/a o director/a de tesis: Righetti, Claudio Enrique
• Materia: QUIC; HTTP/3; HTTP; PROTOCOLOS DE TRANSPORTE; TCP; QUIC; HTTP/3; HTTP; TRANSPORT PROTOCOLS; TCP
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Con la reciente estandarización de los protocolos QUIC y HTTP/3 comienza el largo proceso para comenzar a adoptar estas nuevas tecnologías. Por un lado, QUIC introduce una serie de mejoras y cambios para adaptarse a la Internet actual, y se posiciona como potencial reemplazo de TCP en lo que respecta a protocolos de transporte para comunicaciones confiables. A su vez, HTTP/3 surge como el primer protocolo construido sobre QUIC, permitiéndole aprovechar sus nueva capacidades. En la actualidad, todavía no existe una gran cantidad de servicios que implementen QUIC y HTTP/3. No obstante, estos ya fueron adoptados por algunos de los sitios mas grandes de Internet. En esta tesis presentaremos un estudio de los protocolos QUIC y HTTP/3 con el objetivo de entender cómo funcionan y qu ́e cambios introducen respecto a sus predecesores. Adicionalmente, proponemos un análisis del impacto de estos protocolos en el rendimiento de algunos servicios web, comparándolos con versiones anteriores de HTTP (que funcionan sobre el protocolo TCP). Para realizar estas comparaciones se utilizaron tres implementaciones distintas de QUIC y HTTP/3 desarrolladas en distintos lenguajes. Con estas se observó la latencia y se la compa-ró con una implementación de HTTP versión 1 y 2 del lenguaje correspondiente. Con el fin de evaluar el impacto en producción de estos protocolos, las mediciones fueron realizadas con servidores que se encuentran productivos actualmente. En base a la experimentación presentada, pudimos comprobar una leve mejora de HTTP/3 con respecto a HTTP/2 en ciertos casos. No obstante, estos resultados se pueden ver afectados por la implementación utilizada. Para sitios más optimizados, el rendimiento demostró ser muy similar tanto para HTTP/2 como para HTTP/3, con rendimientos menos variados para el primero. Adicionalmente, también observamos que la presencia de CDNs y caches puede hacer que estas mejoras sean pequeñas, o incluso no apreciables. Esperamos que estos resultados puedan ser de utilidad a la hora de ponderar si es necesario implementar QUIC y HTTP/3 en el corto plazo o si es mas razonable esperar, pues en la actualidad, la implementación de estos protocolos requiere un esfuerzo adicional por parte de los desarrolladores
With the recent standardization of the QUIC and HTTP/3 protocols, it begins the long process of adopting these new technologies. On one hand, QUIC introduces a series of improvements better suited to the Internet of the present, and positions itself as a potential candidate to replace TCP as the de facto transport protocol for reliable communications. Furthermore, HTTP/3 emerges as the first protocol built on top of QUIC. Currently, there are only a few services implementing QUIC and HTTP/3. Nevertheless, these were already adopted by some of the Internet’s biggest sites. During this thesis we will present a study of the protocols QUIC and HTTP/3 with the goal of understanding how they work and what changes are introduced compared to their predecessors. Additionally, we propose an analysis on the impact of these protocols in the performance of productive web services, comparing them against previous versions of HTTP (that run on top of the TCP protocol.). To perform these comparisons, three implementations of QUIC and HTTP/3 in different languages were used. With these, we observed the resulting latency and compared it against an implementation of the HTTP versions 1 and 2 of the corresponding language. With the intent of understanding the impact on production of these protocols, we used productive services as our test subjects during this experiment. The results observed from the experimentation show a slight improvement of HTTP/3 in comparison to its predecessors, but only in certain cases. Nevertheless, the results can be heavily affected by the choice of implementation. For more optimized sites, the performance for HTTP/2 and HTTP/3 was very similar, with more consistent results on the former. Furthermore, we also noticed that the presence of CDNs and caches can make these improvements smaller, or even negligible. We expect that these results can be of use at the time of evaluating whether it is necessary to add support for QUIC and HTTP/3 on the short term, or if it is more reasonable to wait, given that at the time of writing this thesis, the implementation of these protocols is not transparent and requires an additional effort from developers.
Fil: Sujarchuk, Sebastian Uriel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.