ID.nl logo
Huis

Hoe Google het web sneller en veiliger maakt met QUIC

Google heeft een netwerkprotocol ontwikkeld om verbindingen tussen browsers en webservers te versnellen: QUIC. Dat doet het protocol onder andere door het onderliggende protocol tcp te vervangen door udp. PCM legt uit hoe dat precies zit.

Het hele web is gebaseerd op http (hypertext transfer protocol), het applicatieprotocol dat afspreekt hoe een browser en webserver met elkaar communiceren. Maar dit is maar één protocol in een hele laag. Onder http werkt traditioneel het transportprotocol tcp (transmission control protocol). Dit is bekend om zijn betrouwbaarheid: het protocol garandeert dat gegevens aankomen. 

Bij het opzetten van een tcp-verbinding gebeurt er al een ‘3-way-handshake’: de zender stuurt een pakket naar de ontvanger, die stuurt een bevestiging terug, en daarna stuurt de zender daarop een bevestiging. En als de zender een pakketje stuurt en geen bevestiging terugkrijgt, stuurt hij het opnieuw.

Al die pakketjes die over en weer gaan, voegen extra vertraging aan elke verbinding toe. Bovendien voegt tls (transport layer security), de opvolger van ssl (secure sockets layer), ook nog eens een uitgebreide handshake toe om sessiesleutels en certificaten uit te wisselen. Zeker als je een versleutelde verbinding opzet, zit je dus talloze pakketjes over en weer te sturen nog voor je maar iets nuttigs kunt doen.

Verschil tcp en udp

Naast tcp is er nog een ander transportprotocol: udp (user datagram protocol). In tegenstelling tot tcp garandeert dat niet dat gegevens daadwerkelijk aankomen. Dit ‘onbetrouwbare’ protocol wordt veel ingezet in toepassingen waar het belangrijker is dat gegevens zo snel mogelijk overgedragen worden en het niet zo erg is dat een deel van de gegevens verloren gaat.

We merken lang niet altijd dat pakketjes verloren gaan

Denk daarbij aan videoconferencing of voip: we merken het waarschijnlijk niet eens als er wat pakketjes verloren gaan. Bij gebruik van tcp zou een verloren pakketje daarentegen opnieuw verstuurd worden en zou het beeld of geluid eventjes haperen door die vertraging.

Als een applicatieprotocol van udp gebruikmaakt en toch wil dat gegevens gegarandeerd aankomen, moet dat protocol zelf een methode daarvoor implementeren. In feite herimplementeert het zo een deel van de functionaliteit van tcp.

Zo werkt QUIC

Wat als je nu op het web tcp inruilt voor udp? Dan zouden de verbindingen al heel wat sneller opgezet worden. En dat is wat Google heeft gedaan: met het protocol QUIC (Quick Udp Internet Connections) neemt het opstarten van een verbinding én het afspreken van tls-parameters samen slechts één of twee pakketjes in. Het resultaat? Je kunt veel sneller een webpagina downloaden.

QUIC draait in de internetprotocolsuite dus boven udp, maar vervangt ook tls. Bovendien vervangt het nieuwe protocol een deel van http/2. Het hele verbindingsbeheer implementeert QUIC immers, en een stuk efficiënter dan het klassieke http. Wat overblijft van http/2 wordt in een http/2-api gestoken, die gebruikmaakt van QUIC.

©PXimport

Waarom udp?

Recentelijk zijn er allerlei inspanningen geleverd om het web te versnellen. In http/2 (zie kader) gebeurt dat bijvoorbeeld met multiplexing: als je een webpagina bezoekt, verlopen alle verbindingen tussen je browser en de webserver over één tcp-verbinding. Dus je browser hoeft niet meer voor elke afbeelding, css-bestand of javascript-bestand een nieuwe tcp-verbinding op te zetten met de bijbehorende vertraging.

Als alles goed gaat, werkt http/2 sneller dan zijn voorganger http/1.1. Maar omdat elk bezoek aan een webserver nu over één tcp-verbinding verloopt, vormt die verbinding een bottleneck. Tcp verwerkt immers alle pakketjes in dezelfde volgorde als ze verzonden zijn. Als de verzending van een pakketje mislukt, verstuurt de zender het pakketje opnieuw.

Udp is een 'onbetrouwbaar' protocol

De ontvanger wacht met het verwerken van de andere pakketjes tot het verloren pakketje arriveert. En hoe meer bestanden je over één tcp-verbinding downloadt, hoe groter de kans dat er ergens wel eens een pakketje verloren raakt en de verbinding dus tijdelijk blokkeert. Kortom: in goede omstandigheden is http/2 sneller dan http/1.1, maar in slechte omstandigheden trager.

Udp heeft dat probleem niet, omdat het een ‘onbetrouwbaar’ protocol is: het garandeert niet dat alle pakketjes aankomen. Als je QUIC boven udp gebruikt, legt een verloren pakketje dus niet de hele verbinding lam, maar heeft het alleen impact op het bestand waartoe het pakketje behoort.

Betrouwbaarheid QUIC

QUIC heeft dus de voordelen van http/2 zonder de bottleneck die tcp bij multiplexing introduceert. Maar geven we door het gebruik van udp nu niet te veel op? Je bent immers niet zeker of je gegevens correct worden overgedragen.

Dat klopt, en daarom implementeert QUIC zelf zijn eigen methode om te garanderen dat gegevens aankomen: forward error correction. Het is te vergelijken met raid5 voor opslag, maar dan voor netwerkpakketjes. Elk verzonden pakketje krijgt dus wat gegevens van andere pakketjes mee. Raakt er een pakketje verloren, dan kan QUIC de inhoud reconstrueren op basis van de andere pakketjes die wel zijn gearriveerd. Zo hoeft het pakketje niet opnieuw verzonden te worden.

De overhead van forward error correction is ongeveer 10 procent. Dat betekent dat QUIC voor elke 10 pakketjes die het verzendt, voldoende informatie meezendt om één verloren pakketje te reconstrueren. Dat lijkt inefficiënt, want je moet 10 procent extra pakketjes verzenden, wat ook extra tijd vraagt. Maar toch is dat nog altijd veel sneller dan verloren pakketjes opnieuw moeten sturen en wachten tot alle pakketjes binnen zijn.

QUIC is versleuteld

Een ander interessant aspect van QUIC is dat de verbinding altijd is versleuteld. QUIC herimplementeert immers de functionaliteit van tls. Zo implementeert het perfect forward secrecy (pfs). Dankzij die eigenschap is je eerdere communicatie nog altijd veilig als er een sessiesleutel uit een QUIC-verbinding wordt gecompromitteerd. Dat wil zeggen: uit een sessiesleutel kun je nooit de voorgaande sleutels afleiden.

QUIC beschermt ook tegen ip-spoofing

QUIC beschermt ook tegen ip spoofing, het vervalsen van het ip-adres van de zender. Daarvoor reikt de server aan de client een ‘source address token’ uit. De server versleutelt het ip-adres van de client en een timestamp van de server en bezorgt de client dat token. De server zendt dat token alleen aan het ip-adres dat in dat token zit. De server gaat ervan uit dat wie het token ontvangt, eigenaar is van het bijbehorende ip-adres. Op elk moment kan de server aan de client vragen om het token te sturen om te bewijzen dat het ip-adres van hem is.

De cryptografie in QUIC is overigens slechts een tussenoplossing. De ontwikkelaars hadden functionaliteit nodig die momenteel niet in tls aanwezig is. Op termijn zal de cryptografie worden vervangen door tls 1.3, waarin de benodigde zaken worden geïmplementeerd.

Goed, zo werkt QUIC dus. Het leuke is dat je er zelf al van kunt profiteren, althans als je de Chrome-browser gebruikt. Lees verder: QUIC inschakelen in Chrome om sneller te browsen. Ook nadelen komen aan bod.

▼ Volgende artikel
Slachtoffers Odido-datalek hebben geen automatisch recht op compensatie
Huis

Slachtoffers Odido-datalek hebben geen automatisch recht op compensatie

Telecombedrijf Odido laat weten dat mensen geen automatisch recht op compensatie hebben nadat hun gegevens via een datalek afgelopen week op straat zijn gekomen.

In het weekend van 7 en 8 februari vond een cyberaanval plaats op de website van Odido, waarbij criminelen toegang kregen tot een klantcontactsysteem. De criminelen hebben een bestand kunnen downloaden met daarop gegevens van klanten. Het zou om gegevens van mogelijk 6,2 miljoen klanten kunnen gaan.

Onder de gegevens die zijn gestolen, vallen mogelijk de volledige naam, het adres en de klantnummers van klanten. Ook de mobiele nummers, IBAN-rekeningnummers, geboortedata, e-mailadressen en identificatiegegevens (waaronder rijbewijs- en paspoortnummers) kunnen zijn buitgemaakt.

Odido benadrukte kort na het lek dat er geen scans van identiteitsbewijzen zijn gelekt, noch wachtwoorden, factuurgegevens of belgegeven. Mensen kunnen daarbij gebruik blijven maken van de diensten van Odido, maar er wordt wel aangeraden dat klanten alert zijn op vreemde sms'jes of e-mails, zeker als daar links in staan.

Geen automatisch recht op compensatie

Op een speciale pagina met informatie over het datalek heeft Odido inmiddels meer informatie gegeven over het lek en diverse vragen beantwoord. Er staat ook een vraag en antwoord bij over mogelijke compensatie voor klanten wanneer data van de klant is gelekt.

Odido schrijft: "Een datalek geeft niet automatisch recht op compensatie. Onze inspanningen zijn er momenteel op gericht om juist te voorkomen dat klanten op enige manier schade zouden ondervinden als gevolg van dit incident. We hebben klanten proactief geïnformeerd zodat zij extra alert kunnen zijn op eventueel verdachte signalen. Dit is in lijn met het advies van het Centraal Meldpunt Identiteitsfraude (CMI) van de Rijksoverheid."

Het antwoord vervolgt: "Het CMI benadrukt bovendien dat niet automatisch sprake is van identiteitsfraude of dat met de gestolen gegevens identiteitsfraude kan worden gepleegd. Ook meldt het CMI dat met de betrokken gegevens niet zomaar een lening, bankrekening of telefoonabonnement kan worden afgesloten. Ook kan er geen nieuw identiteitsbewijs mee worden aangevraagd. Daarvoor zijn immers extra controles nodig, zoals een echt identiteitsbewijs, je DigiD of de inloggegevens van je bank."

Op de website staat nog een vraag over compensatie, met daarbij nadrukkelijk vermeld dat sommige 'cybersecurity-experts' claimen dat men recht heeft op compensatie. Ook daarop wordt gemeld dat "een datalek geen automatisch recht op compensatie geeft".

▼ Volgende artikel
Streamtips: nieuwe films en series –The Night Agent en 56 Days
Huis

Streamtips: nieuwe films en series –The Night Agent en 56 Days

De streamingdiensten staan weer vol met nieuwe releases. Geen stress, wij hebben het kaf van het koren gescheiden. Zo weet je precies welke films en series je deze week niet mag missen.

Prometheus | Netflix | 16 februari

Prometheus, regisseur Ridley Scotts Alien-prequel, speelt zich af in de late 21e eeuw. Een team van wetenschappers onder leiding van Dr. Elizabeth Shaw (Noomi Rapace) reist af naar een planeet waar zich mogelijk de stichters van het menselijk ras bevinden. Uiteraard heeft hun uitstapje rampzalige gevolgen. Prometheus heeft nooit zo’n beklemmende, bloedstollende sfeer als Alien, maar is zeker spannend genoeg om je aandacht vast te houden en is bovendien echt een plaatje om naar te kijken.

56 Days (seizoen 1) | Amazon Prime Video | 18 februari

In de gloednieuwe thrillerserie 56 days kruipen Dove Cameron en Avan Jogia in de huid van Ciara Wyse en Oliver Kennedy, twee mensen die een passievolle relatie beginnen nadat ze elkaar in de supermarkt hebben ontmoet. 56 dagen na hun ontmoeting, wordt er een onherkenbaar lichaam ontdekt en vreest de politie dat hun turbulente liefdesverhaal is uitgemond in moord. Hoe dieper ze in de zaak duiken, hoe meer grimmige geheimen worden onthuld.

Watch on YouTube

The Night Agent (seizoen 3) | Netflix | 19 februari

Het derde seizoen van The Night Agent (niet te verwarren met The Night Manager, te zien op Amazon Prime Video) is vanaf deze donderdag te zien op Netflix. The Night Agent is gebaseerd op het gelijknamige boek van Matthew Quirk en volgt FBI-agent Peter Sutherland (Gabriel Basso). Tijdens zijn nachtdienst krijgt hij een telefoontje waarmee hij in een gevaarlijke samenzwering rond een mol in het Witte Huis belandt. Hij stort zich in een jacht op de verrader, terwijl hij voormalig tech-CEO Rose Larkin (Luciane Buchanan) beschermt tegen de mensen die haar oom en tante hebben vermoord.

Watch on YouTube

Once Upon a Time in the West | Netflix | 20 februari

Een van de beste westerns ooit gemaakt, Once Upon a Time in the West, verschijnt deze vrijdag op Netflix. Deze klassieker van regisseur Sergio Leone begint op een treinstation in het stadje Flagstone, waar een mysterieuze man met een mondharmonica (Charles Bronson) heeft afgesproken met de huurling Frank (Henry Fonda). Frank is echter nergens te bekennen en heeft drie handlangers gestuurd die ‘Harmonica’ opwachten. Geen van de drie komt levend uit de confrontatie en Harmonica raakt verwikkeld in de machtsstrijd rondom de meedogenloze opmars van de spoorwegen en outlaws. Once Upon a Time in the West is vanwege zijn trage, sfeervolle stijl en iconische muziek van Ennio Morricone absoluut het kijken waard voor elke filmliefhebber.

Watch on YouTube

The Addams Family | Netflix | 20 februari

The Addams Family is gebaseerd op de strip van Charles Addams en volgt de bizarre titulaire Addams-familie: Gomez, Morticia, hun kinderen Pugsley en Wednesday, Uncle Fester, Grandma Addams, hun butler Lurch en de lopende hand Thing. Deze animatiefilm uit 2019 richt zich vooral op de twee kinderen, terwijl zij zoeken naar een manier om zichzelf te zijn. Gomez bereidt Pugsley voor op de "Sabre Mazurka", een zwaardvechtceremonie die elke Addams moet ondergaan, maar hij bakt er niks van. Ondertussen is Wednesday benieuwd naar de andere meisjes van haar leeftijd en begint ze, tot de schrik van haar moeder, zelfs kleur te dragen. Deze versie van The Addams Family bereikt niet de hoogtes van de live-action verfilming uit de jaren negentig, maar is toch vermakelijk om naar te kijken.