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NGTCP2

“稱之為 TCP/2。再來一次。”

ngtcp2 專案是實現 RFC9000 QUIC 協議的努力。

文件

提供線上文件。

公共測試伺服器

以下端點可用於嘗試 ngtcp2 實作：

  • https://nghttp2.org:4433

  • https://nghttp2.org:4434（需要地址驗證令牌）

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

    如果透過 HTTP/1.1 或 HTTP/2 存取用戶端，此端點會傳送 Alt-Svc 標頭字段，此端點會向用戶端 HTTP/3 在 UDP 443 上可用。

要求

libngtcp2 C 函式庫本身不依賴任何外部函式庫。範例客戶端和伺服器是用 C++20 編寫的，並且應該使用現代 C++ 編譯器進行編譯（例如，clang >= 11.0 或 gcc >= 11.0）。

配置建置系統需要以下軟體包：

  • pkg 配置 >= 0.20
  • 自動配置
  • 汽車製造商
  • 自動工具開發
  • 庫工具

要在範例目錄下建立原始程式碼，需要 libev 和 nghttp3：

  • 利布夫
  • nghttp3 用於 HTTP/3

要在 bsslclient 和 bsslserver（BoringSSL (aws-lc) 範例用戶端和伺服器）中啟用 TLS 憑證壓縮，需要下列程式庫：

  • libbrotli-dev >= 1.0.9

ngtcp2 加密幫助程式庫以及範例目錄下的用戶端和伺服器至少需要以下 TLS 後端之一：

  • 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

在從 git 建置之前

從 git 建置時，執行以下命令來拉取子模組： 

$ git submodule update --init

使用 WolfSSL 構建

$ 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 構建

$ 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 構建

$ 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 構建

$ 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

客戶端/伺服器

成功建置後，應在範例目錄下找到客戶端和伺服器可執行檔。他們談論 HTTP/3。

客戶

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

值得注意的選項是：

  • -d , --data= ：從 讀取資料並將其傳送到對等點。

伺服器

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

值得注意的選項是：

  • -V , --validate-addr ：強制執行無狀態位址驗證。

H09wssl客戶端/H09wssl伺服器

有使用 HTTP/0.9 的 h09wsslclient 和 h09wsslserver。它們是專為 quic-interop-runner 編寫的。它們與 HTTP/3 用戶端和伺服器共用基本功能，但功能較少（例如，h09wsslclient 沒有傳送請求正文的功能，h09wsslserver 不理解數位請求路徑，如 /1000）。

恢復和 0-RTT

為了恢復會話，必須從伺服器取得會話票證和傳輸參數。首先，使用 --session-file 和 --tp-file 選項來執行 Examples/wsslclient，它們分別指定會話票證的路徑和傳輸參數檔案以將它們保存在本機。

一旦這些文件可用，請使用相同的參數再次運行範例/wsslclient。如果恢復成功，您將在日誌中看到會話已恢復。恢復會話使伺服器的第一個握手資料包非常小，因為它不會發送其憑證。

若要傳送 0-RTT 數據，請在確保復原運作正常後，使用 -d 選項指定包含要傳送的資料的檔案。

令牌（不包含在重試封包中）

建立連線後，QUIC 伺服器可能會向客戶端發送令牌。客戶端可以在後續連線中傳送此令牌到伺服器。伺服器驗證令牌，如果成功，則位址驗證完成並解除伺服器的一些限制，這可能會加快傳輸速度。為了儲存和/或載入令牌，請使用 Examples/wsslclient 的 --token-file 選項。如果在儲存令牌時給定檔案已存在，則將覆蓋給定檔案。

加密助手庫

為了減輕 TLS 堆疊整合的痛苦，我們提供了一個加密幫助程式庫，它提供基本的加密操作。

頭檔位於 crypto/includes/ngtcp2 目錄下。

每個庫檔案都是為特定的 TLS 後端建置的。可用的加密幫助程式庫有：

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

由於 BoringSSL 和 Picotls 是無版本的產品，因此我們僅測試了它們的特定版本。請參閱上面的要求部分。

我們使用 Picotls 和 OpenSSL 作為加密後端。

範例目錄包含連結到這些加密幫助程式庫和 TLS 後端的客戶端和伺服器。只有當建置了相應的加密幫助器庫時，才會建置它們：

  • qtlsclient：quictls(libressl) 客戶端
  • qtlsserver: quictls(libressl) 伺服器
  • gtlsclient：GnuTLS 客戶端
  • gtlsserver：GnuTLS 伺服器
  • bsslclient：BoringSSL(aws-lc) 用戶端
  • bsslserver：BoringSSL（aws-lc）伺服器
  • ptlsclient：Picotls 用戶端
  • ptlsserver：Picotls 伺服器
  • wsslclient：wolfSSL 用戶端
  • wsslserver：wolfSSL 伺服器

QUIC協議擴展

該程式庫實現了以下 QUIC 協定擴充：

  • QUIC 的不可靠資料報擴展
  • 潤滑 QUIC 鑽頭
  • QUIC 相容版本協商
  • QUIC 版本 2

為 QUIC 配置 Wireshark

可以使用以下步驟將 Wireshark 設定為分析 QUIC 流量：

  1. 設定SSLKEYLOGFILE環境變數： 

    $ export SSLKEYLOGFILE=quic_keylog_file

  2. 設定 QUIC 使用的連接埠

    進入Preferences->Protocols->QUIC並設定程式監聽的連接埠。對於範例應用程序，這將是在命令列上指定的連接埠。

  3. 設定 Pre-Master-Secret 日誌文件

    前往Preferences->Protocols->TLS並將Pre-Master-Secret 日誌檔案設定為SSLKEYLOGFILE指定的相同值。

  4. 選擇正確的網路介面進行捕獲

    確保選擇正確的網路介面進行捕獲。例如，如果使用 localhost，請選擇 macos 上的環回網路介面。

  5. 建立過濾器

    為 udp.port 建立過濾器並將連接埠設定為應用程式正在偵聽的連接埠。例如：

     udp.埠==7777

執照

麻省理工學院許可證

版權所有 (c) 2016 ngtcp2 貢獻者

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