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NGTCP2

“称之为 TCP/2。再来一次。”

ngtcp2 项目是实现 RFC9000 QUIC 协议的努力。

文档

提供在线文档。

公共测试服务器

以下端点可用于尝试 ngtcp2 实现：

  • https://nghttp2.org:4433

  • https://nghttp2.org:4434（需要地址验证令牌）

  • https://nghttp2.org（由 nghttpx 提供支持）

    如果通过 HTTP/1.1 或 HTTP/2 访问客户端，此端点会向客户端发送 Alt-Svc 标头字段，以告诉客户端 HTTP/3 在 UDP 443 上可用。

要求

libngtcp2 C 库本身不依赖于任何外部库。示例客户端和服务器是用 C++20 编写的，并且应该使用现代 C++ 编译器进行编译（例如，clang >= 11.0 或 gcc >= 11.0）。

配置构建系统需要以下软件包：

  • pkg 配置 >= 0.20
  • 自动配置
  • 汽车制造商
  • 自动工具开发
  • 库工具

要在示例目录下构建源代码，需要 libev 和 nghttp3：

  • 利布夫
  • nghttp3 用于 HTTP/3

要在 bsslclient 和 bsslserver（BoringSSL (aws-lc) 示例客户端和服务器）中启用 TLS 证书压缩，需要以下库：

  • libbrotli-dev >= 1.0.9

ngtcp2 加密帮助程序库以及示例目录下的客户端和服务器至少需要以下 TLS 后端之一：

  • 奎克特斯
  • GnuTLS >= 3.7.5
  • BoringSSL（提交83fc0d94d7040544480d42db01554f2421cfc081）；或 aws-lc >= 1.19.0
  • Picotls（提交 e7d65c7e7389ea0807d62ae730486532ef655b30）
  • 狼SSL >= 5.5.0
  • LibreSSL >= v3.9.2

在从 git 构建之前

从 git 构建时，运行以下命令来拉取子模块： 

$ git submodule update --init

使用 WolfSSL 构建

$ git clone --depth 1 -b v5.7.4-stable https://github.com/wolfSSL/wolfssl
$ cd wolfssl
$ autoreconf -i
$ # For wolfSSL < v5.6.6, append --enable-quic.
$ ./configure --prefix= $PWD /build 
    --enable-all --enable-aesni --enable-harden --enable-keylog-export 
    --disable-ech
$ make -j $( nproc )
$ make install
$ cd ..
$ git clone --recursive https://github.com/ngtcp2/nghttp3
$ cd nghttp3
$ autoreconf -i
$ ./configure --prefix= $PWD /build --enable-lib-only
$ make -j $( nproc ) check
$ make install
$ cd ..
$ git clone --recursive https://github.com/ngtcp2/ngtcp2
$ cd ngtcp2
$ autoreconf -i
$ # For Mac users who have installed libev with MacPorts, append
$ # LIBEV_CFLAGS="-I/opt/local/include" LIBEV_LIBS="-L/opt/local/lib -lev"
$ ./configure PKG_CONFIG_PATH= $PWD /../wolfssl/build/lib/pkgconfig: $PWD /../nghttp3/build/lib/pkgconfig 
    --with-wolfssl
$ make -j $( nproc ) check

使用 BoringSSL 构建

$ git clone https://boringssl.googlesource.com/boringssl
$ cd boringssl
$ git checkout 83fc0d94d7040544480d42db01554f2421cfc081
$ cmake -B build -DCMAKE_POSITION_INDEPENDENT_CODE=ON
$ make -j $( nproc ) -C build
$ cd ..
$ git clone --recursive https://github.com/ngtcp2/nghttp3
$ cd nghttp3
$ autoreconf -i
$ ./configure --prefix= $PWD /build --enable-lib-only
$ make -j $( nproc ) check
$ make install
$ cd ..
$ git clone --recursive  https://github.com/ngtcp2/ngtcp2
$ cd ngtcp2
$ autoreconf -i
$ # For Mac users who have installed libev with MacPorts, append
$ # LIBEV_CFLAGS="-I/opt/local/include" LIBEV_LIBS="-L/opt/local/lib -lev"
$ ./configure PKG_CONFIG_PATH= $PWD /../nghttp3/build/lib/pkgconfig 
    BORINGSSL_LIBS= " -L $PWD /../boringssl/build/ssl -lssl -L $PWD /../boringssl/build/crypto -lcrypto " 
    BORINGSSL_CFLAGS= " -I $PWD /../boringssl/include " 
    --with-boringssl
$ make -j $( nproc ) check

使用 aws-lc 构建

$ git clone --depth 1 -b v1.39.0 https://github.com/aws/aws-lc
$ cd aws-lc
$ cmake -B build -DDISABLE_GO=ON
$ make -j $( nproc ) -C build
$ cd ..
$ git clone --recursive https://github.com/ngtcp2/nghttp3
$ cd nghttp3
$ autoreconf -i
$ ./configure --prefix= $PWD /build --enable-lib-only
$ make -j $( nproc ) check
$ make install
$ cd ..
$ git clone --recursive  https://github.com/ngtcp2/ngtcp2
$ cd ngtcp2
$ autoreconf -i
$ # For Mac users who have installed libev with MacPorts, append
$ # LIBEV_CFLAGS="-I/opt/local/include" LIBEV_LIBS="-L/opt/local/lib -lev"
$ ./configure PKG_CONFIG_PATH= $PWD /../nghttp3/build/lib/pkgconfig 
    BORINGSSL_CFLAGS= " -I $PWD /../aws-lc/include " 
    BORINGSSL_LIBS= " -L $PWD /../aws-lc/build/ssl -lssl -L $PWD /../aws-lc/build/crypto -lcrypto " 
    --with-boringssl
$ make -j $( nproc ) check

使用 libressl 构建

$ git clone --depth 1 -b v4.0.0 https://github.com/libressl/portable.git libressl
$ cd libressl
$ # Workaround autogen.sh failure
$ export LIBRESSL_GIT_OPTIONS= " -b libressl-v4.0.0 "
$ ./autogen.sh
$ ./configure --prefix= $PWD /build
$ make -j $( nproc ) install
$ cd ..
$ git clone --recursive https://github.com/ngtcp2/nghttp3
$ cd nghttp3
$ autoreconf -i
$ ./configure --prefix= $PWD /build --enable-lib-only
$ make -j $( nproc ) check
$ make install
$ cd ..
$ git clone --recursive  https://github.com/ngtcp2/ngtcp2
$ cd ngtcp2
$ autoreconf -i
$ # For Mac users who have installed libev with MacPorts, append
$ # LIBEV_CFLAGS="-I/opt/homebrew/Cellar/libev/4.33/include" LIBEV_LIBS="-L/opt/homebrew/Cellar/libev/4.33/lib -lev"
$ ./configure PKG_CONFIG_PATH= $PWD /../nghttp3/build/lib/pkgconfig: $PWD /../libressl/build/lib/pkgconfig
$ make -j $( nproc ) check

客户端/服务器

成功构建后，应在示例目录下找到客户端和服务器可执行文件。他们谈论 HTTP/3。

客户

$ examples/wsslclient [OPTIONS] < HOST > < PORT > [ < URI > ...]

值得注意的选项是：

  • -d , --data= ：从 读取数据并将其发送到对等点。

服务器

$ examples/wsslserver [OPTIONS] < ADDR > < PORT > < PRIVATE_KEY_FILE > < CERTIFICATE_FILE >

值得注意的选项是：

  • -V , --validate-addr ：强制执行无状态地址验证。

H09wssl客户端/H09wssl服务器

有使用 HTTP/0.9 的 h09wsslclient 和 h09wsslserver。它们是专为 quic-interop-runner 编写的。它们与 HTTP/3 客户端和服务器共享基本功能，但功能较少（例如，h09wsslclient 没有发送请求正文的功能，h09wsslserver 不理解数字请求路径，如 /1000）。

恢复和 0-RTT

为了恢复会话，必须从服务器获取会话票证和传输参数。首先，使用 --session-file 和 --tp-file 选项运行 Examples/wsslclient，它们分别指定会话票证的路径和传输参数文件以将它们保存在本地。

一旦这些文件可用，请使用相同的参数再次运行示例/wsslclient。如果恢复成功，您将在日志中看到会话已恢复。恢复会话使服务器的第一个握手数据包非常小，因为它不发送其证书。

要发送 0-RTT 数据，请在确保恢复工作正常后，使用 -d 选项指定包含要发送的数据的文件。

令牌（不包含在重试数据包中）

建立连接后，QUIC 服务器可能会向客户端发送令牌。客户端可以在后续连接中发送此令牌到服务器。服务器验证令牌，如果成功，则地址验证完成并解除对服务器的一些限制，这可能会加快传输速度。为了保存和/或加载令牌，请使用 Examples/wsslclient 的 --token-file 选项。如果在存储令牌时给定文件已存在，则将覆盖给定文件。

加密助手库

为了减轻 TLS 堆栈集成的痛苦，我们提供了一个加密帮助程序库，它提供基本的加密操作。

头文件位于 crypto/includes/ngtcp2 目录下。

每个库文件都是为特定的 TLS 后端构建的。可用的加密帮助程序库有：

  • libngtcp2_crypto_quictls：使用 quictls 和 libressl 作为 TLS 后端
  • libngtcp2_crypto_gnutls：使用 GnuTLS 作为 TLS 后端
  • libngtcp2_crypto_boringssl：使用 BoringSSL 和 aws-lc 作为 TLS 后端
  • libngtcp2_crypto_picotls：使用 Picotls 作为 TLS 后端
  • libngtcp2_crypto_wolfssl：使用wolfSSL作为TLS后端

由于 BoringSSL 和 Picotls 是无版本的产品，因此我们仅测试了它们的特定版本。请参阅上面的要求部分。

我们使用 Picotls 和 OpenSSL 作为加密后端。

示例目录包含链接到这些加密帮助程序库和 TLS 后端的客户端和服务器。仅当构建了相应的加密帮助器库时，才会构建它们：

  • qtlsclient：quictls(libressl) 客户端
  • qtlsserver: quictls(libressl) 服务器
  • gtlsclient：GnuTLS 客户端
  • gtlsserver：GnuTLS 服务器
  • bsslclient：BoringSSL(aws-lc) 客户端
  • bsslserver：BoringSSL（aws-lc）服务器
  • ptlsclient：Picotls 客户端
  • ptlsserver：Picotls 服务器
  • wsslclient：wolfSSL 客户端
  • wsslserver：wolfSSL 服务器

QUIC协议扩展

该库实现了以下 QUIC 协议扩展：

  • QUIC 的不可靠数据报扩展
  • 润滑 QUIC 钻头
  • QUIC 兼容版本协商
  • QUIC 版本 2

为 QUIC 配置 Wireshark

可以使用以下步骤将 Wireshark 配置为分析 QUIC 流量：

  1. 设置SSLKEYLOGFILE环境变量： 

    $ export SSLKEYLOGFILE=quic_keylog_file

  2. 设置 QUIC 使用的端口

    进入Preferences->Protocols->QUIC并设置程序监听的端口。对于示例应用程序，这将是在命令行上指定的端口。

  3. 设置 Pre-Master-Secret 日志文件

    转到Preferences->Protocols->TLS并将Pre-Master-Secret 日志文件设置为为SSLKEYLOGFILE指定的相同值。

  4. 选择正确的网络接口进行捕获

    确保选择正确的网络接口进行捕获。例如，如果使用 localhost，请选择 macos 上的环回网络接口。

  5. 创建过滤器

    为 udp.port 创建过滤器并将端口设置为应用程序正在侦听的端口。例如：

     udp.端口==7777

执照

麻省理工学院许可证

版权所有 (c) 2016 ngtcp2 贡献者

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