原来为了处理丢包问题他们做了这么多：从HTTP2到Hy

一、HTTP/2、队头阻塞与拥塞控制

今天被广泛使用的 Hysteria 看似是个新奇的产物，但它的渊源却能追溯到十多年前的 HTTP/2 时代。

HTTP/2 作为一个应用层协议，采用了一种特别的传输方式：只用一条 TCP 连接，同时承载几十上百个数据流（stream）。每个 stream 被切成小块（帧），附上 stream ID 后全部混杂在一起传输。这样做的好处是只需进行一次 TCP 握手，大大加快了网页的加载速度。

但代价同样十分沉重。只要传输途中丢了一个数据包，或者任何一方的网络出现中断，整个 TCP 连接就会暂停，等待丢失的数据包重传。在此期间，其他已经到达的数据，哪怕属于别的 stream、跟丢掉的那个包毫无关系，也只能待在内核缓冲区里等。排在队头的一个包卡住，整队数据都得跟着干等，这种现象就叫作队头阻塞。

不仅如此，丢包还会触发拥塞控制算法。你暂时只需要知道：它会让网速进一步下降。

二、QUIC 的不完全答案

随着大家对网速的要求不断提高，现有的协议似乎都无法真正解决这个问题。这时候，QUIC 千呼万唤始出来。它的全称本来是 Quick UDP Internet Connections，但标准化之后就不再被当作缩写，而是直接作为名字使用了。

为了解决队头阻塞，QUIC 的方案是让同一个连接中的各个 stream 相互独立：哪个 stream 丢了包，就单独为它重传，其他 stream 照常传输，不必陪着它一起等。就这样，队头阻塞的问题在 QUIC 中得到了解决。

同时，TCP 的实现大都在内核态，而 QUIC 的实现多在用户态的软件当中。如果你对其中的实现有不满意的地方，直接动手改起来也很方便。

但是，拥塞控制的问题怎么办？尽管丢包时不会再出现队头阻塞，但在拥塞控制方面，QUIC 可是完全继承了 TCP 的思路：一个连接里的所有 stream，依然共用同一个拥塞控制器。换言之，一旦发生丢包，依然会降速。

三、降速换不来回报

可是，假如这个算法直接把网速减没了，那还有谁愿意用它呢？事实上，它本来就不是为你个人而设计的。

在互联网的早期，全世界的线路大都孱弱不堪，网络上的流量轻而易举地就能超出线路所能承载的上限。于是所有人都开始丢包、重传，到最后网络上全是重传包，根本无法传输任何有效的信息。假如我们无法立即扩充网络带宽，那么解决办法就是每个人都少传一点：这样虽然每个人分到的带宽少了，但至少网络还能用。正是出于这样的考虑，才有了拥塞控制。可见，它并非一个错误的设计。

然而时至今日，情况不同了：在跨境线路上，降速已经换不来回报了。触发拥塞控制的通常有两种情况：

• 真的拥塞：在如今流量浩如烟海的互联网上，个人的退让对缓解网络拥塞的作用可以忽略不计。

• 运营商限速：这种丢包是人为造成的，手段大致有两种：

  • 硬限速：设定一个速率上限，超出的部分直接丢掉；
  • 随机丢包：不论你发多少，都按一定比例丢掉一部分。

  无论哪种，拥塞控制算法都会让你的网络进一步变慢。

在这样的背景下，传统拥塞控制算法（如 CUBIC）一丢包就降速的思路，显然已经不可取了。BBR 算法则能缓解这个问题：它不再单纯依靠丢包来判断拥塞，而是通过测量带宽和延迟，算出网络里最合适的在途数据量，尽量把自己能用的带宽都用上。

四、Brutal

我们终于来到了 Hysteria（下文简称 Hy）的部分。

与一些把多个连接塞进同一条 TCP 连接的代理协议不同，Hy 直接建立在 QUIC 之上，因此那些源自 HTTP/2 设计思路的队头阻塞问题，也就不复存在了。

那么拥塞控制呢？Hy 也交出了它的答卷。还记得前面说过 TCP 在内核态，而 QUIC 在用户态吗？内核态的 TCP 与操作系统深度耦合，改动起来可能需要 root 权限或者专门的内核模块，还是挺麻烦的；而 QUIC 运行在用户态，在它的基础上做改动要自由得多，甚至还能直接继承 QUIC 本身的特性，并跟上它的后续更新。正因如此，“臭名昭著”的 Brutal 算法才得以诞生。

如果你仔细读过第三节，不难感受到：在跨境线路上，按照拥塞控制的本意行事，并不能让你的上网体验立刻好起来。既然礼貌的退让换不来回报，那就做好战斗的准备吧！Brutal 算法的思路就是反其道而行之：只要填写带宽字段、自己指定发包速度，就能不受降速的影响；丢了多少包，它就按一定比例补回来，一点也不退让。

不过反过来看，Brutal 好用的前提，其实是线路上大部分流量还在守规矩。

而且，假如随机丢包的问题 BBR 已经能在一定程度上缓解，而硬限速又确实谁也突破不了，那 Brutal 比 BBR 多赢的部分主要是从哪来的？可能就在于：真正发生拥塞的时候，它还在拼命不让道。

因此，如果带宽字段填得太大，吃亏的其实还是你自己：Brutal 会按你填写的速率发包，超出实际带宽的那部分，会直接在你自己的线路上被丢掉；而它越是发现丢包，就越会加码去补，于是越补越堵。

既是参考文档，也是延伸阅读：

大致了解拥塞控制算法
也是拥塞控制
大致了解QUIC和队头阻塞
大致了解Brutal