Was passiert, wenn du eine Webseite öffnest

Bei einem Round Trip von 50 ms braucht eine HTTPS-Seite mindestens 4 Round Trips, also 200 ms, bevor das erste Byte HTML ankommt. HTTP/3 spart einen ein.

Sieben Uhr vierzig am Morgen. Eine Schülerin tippt in einem vollen Zug über das Mobilfunknetz auf einen Link zum Mittagessen-Speiseplan der Schule, und einen Moment später erscheint das heutige Menü. (Das ist eine ausgedachte Szene.) In diesem Moment hat das Handy alles aus den letzten fünf Einheiten erledigt: eine DNS-Auflösung, eine TCP-Verbindung, eine verschlüsselte Sitzung und eine HTTP-Anfrage, die mit einem Statuscode beantwortet wurde. Begleite das Handy dabei und zähle die Wartezeiten.

Zuerst liest das Handy den Link

Angenommen, der Link lautet https://www.example.com/index.html. MDN zerlegt eine URL in Teile. https ist das Schema: HTTP über eine verschlüsselte TLS-Verbindung verwenden, auf Port 443, wenn kein anderer Port angegeben ist. www.example.com ist der Host, der Name, den DNS in eine Adresse verwandelt. /index.html ist der Pfad, die angeforderte Ressource auf diesem Server. Eine URL kann außerdem nach einem Fragezeichen eine Abfrage und nach einer Raute ein Fragment enthalten. Das Fragment zeigt auf eine Stelle innerhalb der Seite und wird nie an den Server gesendet.

Vier Round Trips vor dem ersten Byte

Die Zeit, bis eine Nachricht den Server erreicht und die Antwort zurückkommt, ist die Round-Trip-Zeit (RTT). Zähl die Round Trips, und du siehst, woher die Wartezeit kommt. Erstens: Ist der Name nicht zwischengespeichert, kostet die DNS-Auflösung etwa einen Round Trip zum Resolver. Zweitens: der TCP-Handshake, SYN hin und SYN-ACK zurück. Drittens: TLS 1.3 (RFC 8446) handelt die Schlüssel in einem Round Trip aus, und die letzte Handshake-Nachricht des Clients kann zusammen mit der HTTP-Anfrage reisen. Viertens: Die Anfrage geht hinaus, und die Antwort kommt zurück. Bei einer RTT von 50 ms sind das 200 ms bis zum ersten Byte des Menüs, selbst wenn der Server sofort antwortet.

HTTP/3 (RFC 9114) läuft auf QUIC (RFC 9000) statt auf TCP. QUIC sitzt auf UDP und baut die Verbindung und die TLS-Schlüssel gemeinsam auf, sodass der eigene TCP-Round-Trip wegfällt: DNS, ein Handshake-Round-Trip, dann die Anfrage, insgesamt drei. Einfaches HTTP auf Port 80 lässt TLS weg und braucht ebenfalls drei, doch dann kann jeder auf dem Weg, etwa wer das WLAN eines Cafés betreibt, die Seite lesen oder verändern. Das Schloss in der Adressleiste bedeutet, dass die Verbindung zu dieser Domain verschlüsselt ist. Es bedeutet nicht, dass die Website selbst ehrlich ist.

Das Menü kommt mit einer Zahl davor

Die Antwort beginnt mit einem dreistelligen Statuscode. RFC 9110 ordnet die Codes nach ihrer ersten Ziffer: 1xx Information, 2xx Erfolg, 3xx Umleitung, 4xx Clientfehler und 5xx Serverfehler. Am häufigsten begegnen dir 200 OK, 301 Moved Permanently (die Seite hat eine neue Adresse), 404 Not Found und 500 Internal Server Error. Hätte die Schule die Menüseite verschoben, bekäme das Handy zuerst eine 301 und würde dann unter der neuen Adresse noch einmal fragen. Eine 404 bedeutet, dass der Server geantwortet und unter diesem Pfad nichts hatte; das Netz selbst hat also funktioniert.

Eine Seite, viele Dateien

Das HTML ist selten die ganze Seite. Angenommen, es nennt ein Stylesheet, ein Skript und fünf Bilder. Würde das Handy für jede Datei eine neue Verbindung öffnen, müsste jede Datei die Round Trips für TCP und TLS noch einmal bezahlen. Stattdessen hält der Browser die Verbindung offen und schickt die nächsten Anfragen darüber, und mit HTTP/2 und HTTP/3 reisen mehrere Anfragen gleichzeitig über eine Verbindung. Browser haben außerdem einen eigenen Cache. Sagt eine Antwort, dass sie eine Weile wiederverwendet werden darf, lädt der nächste Besuch die Datei aus dem Speicher, ohne eine Anfrage zu senden. Erst wenn die Dateien da sind, ordnet der Browser an und zeichnet, was du siehst. Deshalb erscheint die Menüseite, die die Schülerin jeden Morgen öffnet, schneller als eine Website, die zum ersten Mal geöffnet wird, selbst im selben Netz.