QUIC เกี่ยวข้องกับ VPN และความเร็วอย่างไร

QUIC เริ่มจากการทดลองของ Google ถูกปรับปรุงโดย IETF และตอนนี้เป็นการขนส่งมาตรฐานที่แบกทราฟฟิกเว็บส่วนใหญ่ของเว็บไซต์ใหญ่ ๆ หากคุณใช้เบราว์เซอร์รุ่นใหม่ หน้าเว็บจำนวนมากที่เปิดอยู่ก็มาทาง QUIC แล้ว โดยมากในรูปของ HTTP/3 คำถามที่สมเหตุสมผลจึงเป็นว่า เมื่อเปิด VPN แล้ว QUIC ยังใช้ได้หรือไม่ ช้าลงหรือเปล่า และการเลือกชนิดการขนส่งของอุโมงค์มีผลไหม

บทความนี้ตอบเรื่องจริงจังที่คนสงสัยเกี่ยวกับ QUIC กับ VPN โดยไม่ได้สมมติว่าคุณจะไปตั้งค่าอะไร แต่อธิบายส่วนประกอบต่าง ๆ เพื่อให้เมื่อเจอหน้าเว็บที่ช้า วิดีโอคอลที่สะดุด หรือข้อความผิดพลาดแปลก ๆ คุณจะเข้าใจที่มา สำหรับพื้นฐานว่าโปรโตคอลอุโมงค์คืออะไร อ่าน โปรโตคอล VPN คืออะไร

QUIC ใน 2 นาที

ทราฟฟิกเว็บแบบดั้งเดิมใช้ TCP ซึ่งตั้งการเชื่อมต่อ ใส่เลขกำกับทุกไบต์ และส่งซ้ำสิ่งที่หาย การเข้ารหัส (TLS) ถูกเพิ่มทับเป็นอีกขั้นต่างหาก ซึ่งเสียการไป-กลับเพิ่มก่อนข้อมูลจะเริ่มไหล QUIC รวมหน้าที่เหล่านี้ไว้บน UDP

คุณสมบัติที่เกี่ยวกับเรื่องนี้

• การเข้ารหัสอยู่ในตัว QUIC ใช้ TLS 1.3 ภายในการจับมือของตัวเอง การเชื่อมต่อจึงปลอดภัยตั้งแต่การแลกเปลี่ยนแรก ไม่มี QUIC แบบไม่เข้ารหัส
• ไป-กลับน้อยลง การเชื่อมต่อใหม่พร้อมใช้หลังไป-กลับครั้งเดียว และผู้เยี่ยมชมซ้ำบางครั้งส่งข้อมูลได้ทันที (เรียกว่า 0-RTT)
• Stream แยกอิสระ แพ็กเก็ตหายหนึ่งตัวจะหน่วงเฉพาะ Stream ของมัน ส่วนใน TCP แพ็กเก็ตหายตัวเดียวอาจหน่วงทุกอย่างที่เข้าคิวอยู่ข้างหลัง เรียกว่า head-of-line blocking
• รหัสการเชื่อมต่อ QUIC ระบุการเชื่อมต่อด้วยรหัส ไม่ใช่ด้วย IP และพอร์ตของผู้ส่ง จึงรอดจากการย้ายจาก Wi-Fi ไปเน็ตมือถือได้
• ทำงานใน user space QUIC ถูกพัฒนาในแอป ไม่ใช่ในเคอร์เนลของระบบปฏิบัติการ การปรับปรุงจึงมากับการอัปเดตเบราว์เซอร์

ข้อกำหนดฉบับเต็มอยู่ในแหล่งอ้างอิง แต่ไม่จำเป็นต้องอ่านเพื่อตามเนื้อหาที่เหลือ

VPN เห็นอะไรเมื่อคุณใช้ QUIC

อุโมงค์ VPN ทำงานในระดับต่ำกว่า QUIC อุปกรณ์ของคุณห่อแพ็กเก็ตขาออก ไม่ว่าข้างในจะเป็นอะไร ไว้ในแพ็กเก็ตเข้ารหัสของอุโมงค์ สำหรับอุโมงค์ แพ็กเก็ต QUIC ก็คือแพ็กเก็ต UDP ขนาดหนึ่ง และเข้าอุโมงค์เหมือนแพ็กเก็ต TCP ทุกประการ

ผลที่ตามมามีหลายข้อ

1. QUIC ยังทำงาน เบราว์เซอร์เจรจา HTTP/3 กับเว็บไซต์ผ่านอุโมงค์ได้เหมือนไม่มีอุโมงค์
2. มีการเข้ารหัสสองชั้น QUIC เข้ารหัสเซสชันเว็บ อุโมงค์เข้ารหัสแพ็กเก็ตที่แบกมัน ชั้นที่สองซ่อนว่าคุณติดต่อเว็บไหนจากเครือข่ายท้องถิ่น
3. อุโมงค์อ่านเซสชัน QUIC ไม่ได้ เนื้อหาหน้าเว็บยังถูกปกป้องด้วย QUIC (หรือ HTTPS) ตั้งแต่ต้นทางถึงปลายทาง ความสัมพันธ์ของสองสิ่งนี้อ่านเพิ่มได้ใน HTTPS เทียบกับ VPN
4. เส้นทางด้านนอกยังสำคัญ สิ่งที่อุโมงค์ทำกับความคับคั่งและแพ็กเก็ตสูญหายส่งผลต่อการเชื่อมต่อ QUIC ภายใน

ทำไมชนิดการขนส่งของอุโมงค์จึงสำคัญ

นี่คือบทเรียนที่มีประโยชน์ที่สุด อุโมงค์ VPN ส่วนใหญ่ทำงานบน UDP และบางตัวมีโหมด TCP เมื่อห่อทราฟฟิก TCP ไว้ในอุโมงค์ TCP ระบบรับประกันการส่งสองชั้นจะต่อสู้กันเอง ถ้าเครือข่ายทำแพ็กเก็ตหาย ทั้งการเชื่อมต่อชั้นในและชั้นนอกจะพยายามส่งซ้ำและชะลอความเร็วพร้อมกัน ผลคือความเร็วอาจตกฮวบ มักเรียกว่า TCP meltdown นี่เป็นเหตุผลหนึ่งที่เราชี้ว่า UDP เป็นค่าเริ่มต้นที่สมเหตุสมผลในบทความ OpenVPN TCP เทียบกับ UDP

QUIC เปลี่ยนภาพเล็กน้อย เพราะ QUIC เป็น UDP อยู่แล้ว อุโมงค์ UDP จึงไม่ซ้อนการรับประกันทับกัน การเชื่อมต่อ QUIC ชั้นในจัดการการกู้แพ็กเก็ตที่หายเอง อุโมงค์แค่ขนแพ็กเก็ต แต่อุโมงค์ TCP ที่ขนทราฟฟิก QUIC จะห่อกระแสดาตาแกรมที่ไม่รับประกันไว้ใน Stream ที่รับประกัน ซึ่งทำให้แพ็กเก็ตที่ QUIC อยากถือว่าหายแล้วส่งซ้ำเองกลับถูกหน่วง

การรวมกัน	ทราฟฟิกชั้นใน	การขนส่งของอุโมงค์	พฤติกรรมทั่วไป
TCP ในอุโมงค์ UDP	HTTPS บน TCP	UDP	มักไม่มีปัญหา การเชื่อมต่อชั้นในกู้แพ็กเก็ตเอง
QUIC ในอุโมงค์ UDP	HTTP/3 บน QUIC	UDP	มักไม่มีปัญหา ต้นทุนหลักคือภาระของอุโมงค์
TCP ในอุโมงค์ TCP	HTTPS บน TCP	TCP	อาจแย่ลงมากบนสายที่แพ็กเก็ตหายบ่อย
QUIC ในอุโมงค์ TCP	HTTP/3 บน QUIC	TCP	ใช้ได้ แต่แพ็กเก็ตถูกหน่วงและมาเป็นกลุ่ม

ใช้อุโมงค์ TCP เฉพาะเมื่อเครือข่ายไม่เหลือทางอื่น และถือว่าเป็นการประนีประนอม

สถานการณ์จริง

นักศึกษาบน Wi-Fi หอพัก พลอยต่อ Wi-Fi ของตึก เปิด VPN แล้วเข้าเว็บวิดีโอ ดูได้ลื่น แต่ตัวเปิดเกมช้า กรณีของเธอ ตัวอัปเดตของเกมใช้ TCP ธรรมดาและ Wi-Fi ที่คับคั่งคือคอขวด ไม่ใช่ QUIC การเปลี่ยนไปเลือกตำแหน่ง VPN ที่ใกล้ขึ้นและเข้าใกล้จุดกระจายสัญญาณช่วยได้มากกว่าการปรับโปรโตคอลใด ๆ บทความ ทำไมความเร็วอินเทอร์เน็ตเปลี่ยนเมื่อใช้ VPN อธิบายวิธีคิดนี้

คนทำงานทางไกลในวิดีโอคอล มาร์คัสเข้าประชุมผ่าน VPN เครื่องมือประชุมจำนวนมากชอบ UDP สำหรับเสียงและภาพ และถอยไปใช้ TCP เมื่อ UDP ถูกบล็อก ถ้าการเชื่อมต่อ VPN เป็นอุโมงค์ UDP การประชุมจะคงความหน่วงต่ำ แต่ถ้าอุโมงค์ต้องใช้ TCP เพราะโรงแรมบล็อก UDP เขาอาจได้ยินเสียงขาดช่วง การดู VPN ลด ping ได้ไหม อธิบายว่าทำไมระยะทางที่เพิ่มมีผลกับการโทรมากกว่าการดาวน์โหลด

นักเดินทางบน Wi-Fi สนามบิน อาโกะใช้เบราว์เซอร์ที่ปกติใช้ HTTP/3 บนเครือข่ายสนามบิน การเชื่อมต่อ QUIC สะดุดเพราะเครือข่ายจำกัด UDP เบราว์เซอร์จึงถอยไปใช้ TCP เงียบ ๆ หลังรอสั้น ๆ หน้าเว็บโหลดได้ แต่การเข้าเว็บครั้งแรกรู้สึกช้า เมื่อเปิด VPN สนามบินเห็นแค่อุโมงค์ และเบราว์เซอร์อาจได้ QUIC กลับมา หรือตัวอุโมงค์เองอาจเชื่อมต่อไม่ได้ถ้า UDP ถูกบล็อกสิ้นเชิง การลองเครือข่ายอื่นหรือโหมดอุโมงค์อื่นเป็นก้าวต่อไปที่สมเหตุสมผล

เมื่อ QUIC กับอุโมงค์ต้องรับมือการสลับเครือข่ายพร้อมกัน

ความสามารถสองอย่างที่รับมือการเปลี่ยนเครือข่ายอาจทำงานซ้อนกัน และควรรู้ว่าอะไรทำงานจริง รหัสการเชื่อมต่อของ QUIC ทำให้เซสชันเว็บรอดจากการเปลี่ยนที่อยู่ของอุปกรณ์ แต่อุโมงค์ VPN มีเซสชันของตัวเอง เมื่อมือถือสลับจาก Wi-Fi ไปเน็ตมือถือ อุโมงค์ต้องสร้างเส้นทางไปยังเกตเวย์ใหม่ก่อน จนกว่าจะเสร็จ ไม่มีแพ็กเก็ตออกจากเครื่อง และการเชื่อมต่อ QUIC ข้างในเห็นแค่ช่วงสั้น ๆ ที่แพ็กเก็ตหาย

ถ้าอุโมงค์กลับมาใน 1-2 วินาที QUIC จะไปต่อและคุณอาจรู้สึกแค่การหยุดชั่วครู่ ถ้าอุโมงค์ต้องเชื่อมต่อใหม่ทั้งหมด เซสชัน QUIC อาจหมดเวลา และเบราว์เซอร์เริ่มเซสชันใหม่ นิสัยที่ได้จากข้อนี้คือ หลังเปลี่ยนเครือข่ายครั้งใหญ่ ให้รอสองสามวินาทีให้แอป VPN แสดงว่าเชื่อมต่อนิ่งก่อนเริ่มอัปโหลดไฟล์ใหญ่หรือโทรประชุม ขั้นตอนละเอียดสำหรับกรณีดื้อดูใน ปรับปรุงความเสถียรของการเชื่อมต่อ VPN

เรื่อง 0-RTT และการเล่นซ้ำ

ฟีเจอร์ศูนย์การไป-กลับของ QUIC ให้ไคลเอนต์ที่กลับมาส่งคำขอแรกไปพร้อมกับการจับมือ ช่วยให้การเข้าซ้ำเร็วขึ้น แต่ข้อมูลที่ส่งแบบนี้ในทางทฤษฎีผู้โจมตีอาจเล่นซ้ำได้ เซิร์ฟเวอร์จึงรับเฉพาะคำขอที่ส่งซ้ำได้อย่างปลอดภัย เช่น การดึงหน้าเว็บ VPN ไม่เปลี่ยนกฎนี้และไม่จำเป็นต้องเปลี่ยน ที่พูดถึงเพราะบางคนอ่านเรื่อง 0-RTT แล้วคิดว่าอุโมงค์ทำให้ไม่ปลอดภัย ซึ่งไม่ใช่ อุโมงค์แค่ขนแพ็กเก็ต

เลือกการตั้งค่าตามสิ่งที่คุณทำ

• ส่วนใหญ่ท่องเว็บและดู Stream อุโมงค์ UDP เหมาะโดยธรรมชาติ และ QUIC มักทำงานได้โดยไม่ต้องดูแล
• โทรบ่อยและเล่นเกม ความหน่วงสำคัญที่สุด เลือกตำแหน่งที่ใกล้และอุโมงค์ UDP และเลี่ยงโหมด TCP
• เครือข่ายเข้มงวดอย่างบางออฟฟิศหรือโรงแรม โหมด TCP สำรองอาจเป็นสิ่งเดียวที่เชื่อมต่อได้ ยอมรับว่าความเร็วต่ำลงและสลับกลับเมื่อออกจากที่นั่น
• ดาวน์โหลดไฟล์ใหญ่ ระยะทางและความคับคั่งเป็นตัวกำหนด ส่วน QUIC หรือ TCP ภายในอุโมงค์แทบไม่ใช่ตัวตัดสิน

ขนาดแพ็กเก็ตและภาระเพิ่ม

ทุกชั้นเพิ่มเฮดเดอร์ อุโมงค์ VPN มักเพิ่มหลายสิบไบต์ต่อแพ็กเก็ต และแพ็กเก็ต QUIC ถูกกำหนดขนาดโดยผู้ส่งโดยสมมติว่าเส้นทางรับได้ราว 1,200 ไบต์ขึ้นไปโดยไม่ต้องแยก ถ้าอุโมงค์ทำให้แพ็กเก็ตใหญ่เกินกว่าเครือข่ายรับได้ แพ็กเก็ตจะถูกทิ้งหรือแตกชิ้น QUIC สังเกตเห็นว่าหายและกู้คืน แต่คุณจะเห็นเป็นอาการสะดุด

เป็นปัญหาแบบเดียวกับที่ทำให้บางเว็บค้างขณะที่เว็บอื่นโหลดได้ สองสิ่งช่วยลดได้ คือขนาดแพ็กเก็ตของอุโมงค์ที่เหมาะสม และการค้นหาเส้นทางที่ปรับตามที่เครือข่ายอนุญาต หากสงสัยเรื่องนี้ อ่าน ปัญหา MTU กับ VPN และลองค่าที่ต่ำลงเฉพาะเมื่อแอป VPN ของคุณมีการตั้งค่านั้น

ตรวจอะไรเมื่อทราฟฟิก QUIC ช้า

ไล่ตามลำดับ

1. เทียบกับตอนปิด VPN ทดสอบความเร็วและเปิดเว็บวิดีโอทั้งสองแบบ ถ้าไม่มีค่าฐาน คุณก็แค่เดา
2. เปลี่ยนเครือข่าย ลองเน็ตมือถือหรือ Wi-Fi อื่น เพื่อแยกปัญหาเครือข่ายออกจากปัญหาอุโมงค์
3. เลือกตำแหน่งที่ใกล้กว่า ระยะทางมากขึ้นแปลว่าความหน่วงมากขึ้น ซึ่งกระทบการเริ่มการเชื่อมต่อของ QUIC และทราฟฟิกโต้ตอบ
4. ดูโหมดของอุโมงค์ ถ้าแอปมีทั้ง UDP และ TCP ให้ใช้ UDP เว้นแต่เครือข่ายไม่ยอม
5. รีสตาร์ตแอป การเชื่อมต่อค้างหลังเปลี่ยนเครือข่ายเป็นเรื่องที่พบบ่อย ดู การเชื่อมต่อใหม่เมื่อ VPN หลุด
6. ทดสอบโดยปิด QUIC ในเบราว์เซอร์ ใช้เพื่อวินิจฉัยเท่านั้น ถ้าหน้าเว็บเร็วขึ้น เครือข่ายอาจกำลังจำกัด UDP
7. อัปเดตเบราว์เซอร์และแอป VPN ทั้งสองเปลี่ยนบ่อย

ข้อจำกัดและความคาดหวังที่ซื่อตรง

• VPN ทำให้ QUIC เร็วกว่าการเชื่อมต่อของคุณเองไม่ได้ อุโมงค์เพิ่มภาระและทำให้เส้นทางยาวขึ้น ความเร็วดีที่สุดผ่าน VPN จึงมักต่ำกว่าความเร็วดีที่สุดตอนไม่ใช้เล็กน้อย
• QUIC ไม่ได้ลบความจำเป็นของ VPN มันเข้ารหัสเซสชันเว็บ แต่ไม่ซ่อนชื่อเว็บไซต์ที่คุณติดต่อจากเครือข่ายท้องถิ่น และไม่ครอบคลุมแอปอื่น
• การขนส่งแบบอื่นไม่ใช่การรับประกันความเป็นส่วนตัว สิ่งที่ผู้ดูแล VPN เห็นยังขึ้นกับนโยบายของเขา
• ไม่ใช่ทุกเครือข่ายรองรับ UDP ดี บางแห่งกรอง บางแห่งให้ลำดับความสำคัญต่ำ
• ผลต่างกันตามอุปกรณ์และเวอร์ชันซอฟต์แวร์ การทดสอบที่เชื่อถือได้เพียงอย่างเดียวคือบนเครือข่ายของคุณเอง

สรุป

QUIC เป็นการขนส่งยุคใหม่ที่เข้ารหัส อิง UDP และเบราว์เซอร์ส่วนใหญ่ใช้สำหรับ HTTP/3 VPN ขนแพ็กเก็ต QUIC เหมือนข้อมูลอื่น เพิ่มภาระและทางที่ยาวขึ้น แต่เซสชันเว็บยังถูกปกป้องตั้งแต่ต้นทางถึงปลายทาง การขนส่งของอุโมงค์เองสำคัญ อุโมงค์ UDP เลี่ยงการซ้อนระบบรับประกันสองชั้น ส่วนอุโมงค์ TCP เป็นทางสำรองสำหรับเครือข่ายเข้มงวด เมื่อความเร็วตก ให้เทียบกับตอนปิด VPN เปลี่ยนเครือข่ายหรือตำแหน่ง ตรวจโหมดอุโมงค์ และอัปเดตซอฟต์แวร์

ถ้าอยากทดลองบนอุปกรณ์ของคุณด้วยวิธีเติมเงินที่เรียบง่าย หน้าดาวน์โหลด มีแอปฟรี และ หน้าราคา แสดงวิธีทำงานของแพ็กเกจ