QUIC（Quick UDP Internet Connections）是由 Google 开发的一种基于 UDP 的传输层协议，旨在提高应用程序的传输速度和可靠性。QUIC 的数据包格式比较复杂，但它的设计目标是使连接建立和数据传输更高效，特别是在延迟高或丢包率高的网络环境中。

QUIC 数据包的格式可以分为两个主要类型：长首部（Long Header）和短首部（Short Header），每种类型用于不同的连接阶段。

1. 长首部（Long Header）

长首部用于连接建立阶段和加密握手阶段。其结构包含以下字段：

• 标志字节（Flags）: 包含协议版本和标识数据包类型的信息。
• 版本（Version）: 指定 QUIC 的版本号。
• 源连接 ID（Source Connection ID）: 标识源端的连接标识符。
• 目标连接 ID（Destination Connection ID）: 用于识别目标连接标识符。
• 长度（Length）: 可选字段，用于表示剩余数据包的长度。
• 有效载荷（Payload）: 包含加密的握手数据或初始化数据。

长首部用于初始连接和版本协商，因为它们提供了足够的空间来携带所需的所有信息，以确保连接的正确设置。

2. 短首部（Short Header）

短首部在连接建立之后使用，传输效率更高，因为它消耗的字节更少。其结构包括：

• 标志字节（Flags）: 低级控制标识数据包重要属性，比如键相位和旋转的密钥。
• 连接 ID（Connection ID）: 用于快速识别连接，而无需每次都查找。
• 包序号（Packet Number）: 唯一地标识此连接上的数据包，支持重传和乱序处理。
• 有效载荷（Payload）: 用户数据和帧信息，如 ACK、流量（Stream）、拥塞控制等。

短首部使得 QUIC 能够在数据传输阶段以低开销维护高性能。

特别说明

• 加密: QUIC 的所有包（除了版本协商包以外）都是加密的。这不仅提高了安全性，也防止了中间设备的干扰。
• 流级多路复用: 一次连接可以承载多条数据流，避免了 TCP 中的首阻塞问题。
• 内置的拥塞控制: QUIC 内置了高效的拥塞控制算法，以改善数据传输性能。

总结

QUIC 协议通过设计不同类型的数据包格式，优化了从连接建立到数据传输的各个阶段。长首部适用于连接开始时需要更多元数据的阶段，短首部则提供了高效的数据传输能力。QUIC 的安全、快速建立连接和低延迟特性使其在现代网络应用中得到了广泛的关注。