使用Github項目nghttp3的樣例學習HTTP/3

文章目錄

  • 前言
  • 一、HTTP3測試 in Ubuntu
    • 1.1. 基本軟件
    • 1.2. gcc/g++
      • 1.2.1. Ubuntu22
      • 1.2.2. Ubuntu20
        • 1.2.2.1. 必備庫
          • 1.2.2.1.1. gmp
          • 1.2.2.1.2. mpfr
          • 1.2.2.1.3. mpc
        • 1.2.2.2. 安裝
    • 1.3. libev >= 4.11（備用）
      • 1.3.1. 安裝
      • 1.3.2. 測試
    • 1.4. nghttp3
    • 1.5. ngtcp2 build with wolfSSL
      • 1.5.1. wolfSSL >= 5.7.0
      • 1.5.2. ngtcp2
      • 1.5.3. 使用
        • 1.5.3.1. server
      • 1.5.3.2. client
    • 1.6. ngtcp2 build with LibreSSL（可選）
      • 1.6.1. LibreSSL
      • 1.6.2. ngtcp2
    • 1.7. Wireshark
  • 二、HTTP3測試 in CentOS8.5

前言

nghttp3是Github上的一個基于C語言的HTTP/3庫，它使用的QUIC協議則由ngtcp2庫實現，并且可以從該庫中編譯出若干二進制文件形式的樣例以供入門，本文參考項目說明，分享個人從軟件安裝到樣例使用的全過程。

如果后續計劃使用的Linux系統為Ubuntu，建議至少為Ubuntu 22。

一、HTTP3測試 in Ubuntu

1.1. 基本軟件

名稱操作
pkg-config >= 0.20sudo apt install pkg-config -y && pkg-config --version
autoconfsudo apt install autoconf -y
automakeautomake --version
autotools-devapt search autotools-dev
libev-devsudo apt install libev-dev
libtoolsudo apt install libtool -y
makesudo apt install make

1.2. gcc/g++

后續編譯ngtcp2的項目時，正常情況下會編譯出若干個可執行文件，但這要求g++能夠支持C++20的特性，否則在編譯時會提示如下信息：

在這里插入圖片描述
因此，gcc/g++的版本至少為v11。

1.2.1. Ubuntu22

Ubuntu22.4默認使用的gcc和g++版本為v11，可以通過apt安裝的最高版本為v12，但是需要額外操作以指定版本。

首先通過apt安裝gcc-12和g+±12：

sudo apt install gcc-12 g++-12 -y

此時可以通過gcc-12命令來使用v12版本的gcc，但是使用gcc命令時仍會提示找不到該命令或者使用的舊版本。

在這里插入圖片描述

將gcc-12添加到update-alternatives工具中，設置其為gcc的軟鏈接，同時設置從屬的g++：

sudo update-alternatives --install /usr/bin/gcc gcc /usr/bin/gcc-12 20 --slave /usr/bin/g++ g++ /usr/bin/g++-12

確認版本配置：

sudo update-alternatives --config gcc

此時即可通過gcc命令來使用gcc-12。

在這里插入圖片描述

1.2.2. Ubuntu20

Ubuntu20.4通過apt可安裝的gcc版本最高為v10，因此只能使用源碼安裝gcc12。

1.2.2.1. 必備庫
1.2.2.1.1. gmp

從官網（https://gmplib.org/download/gmp/）下載最新的源碼包：

wget https://gmplib.org/download/gmp/gmp-6.3.0.tar.xz

解壓：

tar -xvf gmp-6.3.0.tar.xz

進入解壓后的文件夾：

cd gmp-6.3.0

編譯：

./configure
make -j16
sudo make install

返回上一級目錄：

cd ..
1.2.2.1.2. mpfr

從官網（https://www.mpfr.org/）下載最新的源碼包：

wget https://www.mpfr.org/mpfr-4.2.1/mpfr-4.2.1.tar.xz

解壓：

tar -xvf mpfr-4.2.1.tar.xz

進入解壓后的文件夾：

cd mpfr-4.2.1

編譯：

./configure
make -j16
sudo make install

返回上一級目錄：

cd ..
1.2.2.1.3. mpc

從官網（https://ftp.gnu.org/gnu/mpc/）下載最新的源碼包：

wget https://ftp.gnu.org/gnu/mpc/mpc-1.3.1.tar.gz

解壓：

tar -zxvf mpc-1.3.1.tar.gz

進入解壓后的文件夾：

cd mpc-1.3.1

編譯：

./configure
make -j16
sudo make install

返回上一級目錄：

cd ..
1.2.2.2. 安裝

從官網鏡像（http://ftp.tsukuba.wide.ad.jp/software/gcc/releases/）下載v12的源碼包：

wget http://ftp.tsukuba.wide.ad.jp/software/gcc/releases/gcc-12.4.0/gcc-12.4.0.tar.gz

解壓：

tar -zxvf gcc-12.4.0.tar.gz

進入解壓后的文件夾：

cd gcc-12.4.0

編譯：

./configure --disable-multilib
make -j16
sudo make install

編譯完成后查看版本號：

gcc -v

返回上一級目錄：

cd ..

1.3. libev >= 4.11（備用）

如果不能apt安裝libev的版本不滿足要求，則可參考該方法。本節參考來源為Libev中文手冊。

1.3.1. 安裝

從官網下載源碼包：

wget https://libev.cn/downloads/libev-4.33.tar.gz

解壓：

tar -zxvf libev-4.33.tar.gz

進入解壓后的文件夾：

cd libev-4.33

編譯：

sh autogen.sh
./configure
make && sudo make install

1.3.2. 測試

返回上一級目錄：

cd ..

新建main.c文件：

vim main.c

內容如下：

#include <stdio.h>
#include <ev.h>static ev_idle idle;static void idle_cb(struct ev_loop* loop, ev_idle *idle, int revents) {puts("idle start.");ev_idle_stop(loop, idle);
}int main(int argc, char const *argv[])
{struct ev_loop* loop = EV_DEFAULT;// Register an idle event.ev_idle_init(&idle, idle_cb);ev_idle_start(loop, &idle);ev_run(loop, 0);return 0;
}

編譯main：

cc -o main main.c -L/usr/local/lib -I/usr/local/include/ -lev -Wl,-rpath,/usr/local/lib

運行main：

./main

輸出"idle start."證明安裝成功。

1.4. nghttp3

克隆源代碼倉庫：

git clone --recursive https://github.com/ngtcp2/nghttp3

進入源代碼目錄：

cd nghttp3

編譯：

autoreconf -i
./configure --prefix=$PWD/build --enable-lib-only
make -j$(nproc) check
make install

返回上一級目錄：

cd ..

1.5. ngtcp2 build with wolfSSL

1.5.1. wolfSSL >= 5.7.0

構建ngtcp2中的樣例文件需要至少一種TLS庫，這里使用的是wolfSSL。

克隆源代碼倉庫：

git clone --depth 1 -b v5.7.4-stable https://github.com/wolfSSL/wolfssl

進入源代碼目錄：

cd wolfssl

編譯：

autoreconf -i
./configure --prefix=$PWD/build --enable-all --enable-aesni --enable-harden --enable-keylog-export --disable-ech
make -j$(nproc)
make install

返回上一級目錄：

cd ..

1.5.2. ngtcp2

克隆源代碼倉庫（翻墻非必須）：

git clone --recursive https://github.com/ngtcp2/ngtcp2

--recursive參數用于下載項目中的子項目。
ngtcp2需要兩個子項目：munit和urlparse，將分別下載到tests/和third-party/下。
在這里插入圖片描述urlparse也需要兩個子項目：munit和http-parser，將分別下載到主目錄下。
在這里插入圖片描述正常情況下，所有子模塊都應檢出：
在這里插入圖片描述在這里插入圖片描述如果任何一個子模塊下載失敗，例如：
在這里插入圖片描述解決方法是刪除已下載的項目：
rm -r -f ngtcp2
重新克隆源代碼倉庫，直到一切正常。

進入源代碼目錄：

cd ngtcp2

編譯：

autoreconf -i
./configure PKG_CONFIG_PATH=$PWD/../wolfssl/build/lib/pkgconfig:$PWD/../nghttp3/build/lib/pkgconfig --with-wolfssl
make -j$(nproc) check

編譯成功后在examples中會多出兩個二進制文件wsslclient和wsslserver，它們使用HTTP/3。此外，還有兩個二進制文件h09wsslclient和h09wsslserver，它們使用HTTP/0.9。

./examples/wsslclient -h
./examples/wsslserver -h

如果運行wsslclient和wsslserver時出現如下問題：
error while loading shared libraries: libev.so.4: cannot open shared object file: No such file or directory
在這里插入圖片描述原因是在安裝libev時，默認安裝在/usr/local/lib中，而二進制文件在/usr/lib中找不到該庫。解決方案是重新編譯libev，指定安裝路徑：
cd ~/libev-4.33
sh autogen.sh
./configure --prefix=/usr
sudo make && sudo make install

1.5.3. 使用

1.5.3.1. server

進入wsslserver所在目錄：

cd ~/ngtcp2/examples

為服務端生成私鑰和證書：

openssl genrsa -out server.key 2048
openssl req -new -x509 -key server.key -out server.crt -days 3650

啟動服務端：

./wsslserver 192.168.202.129 4433 server.key server.crt

之后服務端就會在對應端口監聽請求，注意輸出Using document root /home/csb2/ngtcp2/examples/，說明服務端是以當前目錄為文件的根目錄。

1.5.3.2. client

進入wsslclient所在目錄：

cd ~/ngtcp2/examples

啟動客戶端，下載由URL指定的文件：

./wsslclient --download=./ 192.168.202.129 4433 https://192.168.202.129:4433/clash.tar.gz

這里URI中的路徑是服務端根目錄的相對路徑。

1.6. ngtcp2 build with LibreSSL（可選）

這里使用LibreSSL庫而非wolfSSL。

1.6.1. LibreSSL

克隆源代碼倉庫（翻墻非必須）：

git clone --depth 1 -b v4.0.0 https://github.com/libressl/portable.git libressl

進入源代碼目錄：

cd libressl

編譯：

export LIBRESSL_GIT_OPTIONS="-b libressl-v4.0.0" #必須，不然下一步會報錯
./autogen.sh
./configure --prefix=$PWD/build
make -j$(nproc) install

返回上一級目錄：

cd ..

1.6.2. ngtcp2

進入源代碼目錄：

cd ngtcp2

編譯：

autoreconf -i
./configure PKG_CONFIG_PATH=$PWD/../nghttp3/build/lib/pkgconfig:$PWD/../libressl/build/lib/pkgconfig
make -j$(nproc) check

編譯成功后在examples中會多出兩個二進制文件qtlsclient和qtlsserver。

1.7. Wireshark

使用apt命令安裝Wireshark：

sudo add-apt-repository universe
sudo apt install wireshark

安裝過程中會詢問是否允許非超級用戶捕獲數據包，選擇yes。

將當前用戶添加到 wireshark 組：

sudo usermod -aG wireshark $(whoami)

在服務端所在的虛機上打開Wireshark，點擊“編輯-首選項”。

設置QUIC UDP端口為服務端啟動時的端口：

在這里插入圖片描述
設置TLS的(Pre)-Master-Secret log filename為examples中的sslkeylog.log：

在這里插入圖片描述

選擇正確的網絡接口（即，服務端IP所在的網卡），設置過濾器：

udp.port==4433

點擊“開始捕獲分組”即可抓包。

二、HTTP3測試 in CentOS8.5

名稱操作
pkg-config >= 0.20yum install pkg-config && pkg-config --version
autoconfyum install autoconf
automakeyum install automake
libtoolyum install libtool
makeyum install make
gcc-11 / g+±11yum install -y gcc-toolset-11 && source /opt/rh/gcc-toolset-11/enable && gcc -v
libev-dev詳見1.3節
nghttp3詳見1.4節
wolfSSL詳見1.5.1節
ngtcp2詳見1.5.2節

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