3.client_hello
根据 version 信息能够知道客户端支持的最高的协议版本号,如果是 SSL 3.0 或 TLS 1.0 等低版本协议,非常注意可能因为版本低引起一些握手失败的情况;
根据 extension 字段中的 server_name 字段判断是否支持SNI,存在则支持,否则不支持,对于定位握手失败或证书返回错误非常有用;
会话标识 session ID 是标准协议部分,如果没有建立过连接则对应值为空,不为空则说明之前建立过对应的连接并缓存;
会话记录 session ticke t是扩展协议部分,存在该字段说明协议支持 sesssion ticket,否则不支持,存在且值为空,说明之前未建立并缓存连接,存在且值不为空,说明有缓存连接。
4.server_hello
根据 TLS version 字段能够推测出服务器支持的协议的最高版本,版本不同可能造成握手失败;
基于 cipher_suite 信息判断出服务器优先支持的加密协议;
5.ceritficate
服务器配置并返回的证书链,根据证书信息并于服务器配置文件对比,判断请求与期望是否一致,如果不一致,是否返回的默认证书。
6.alert
告警信息 alert 会说明建立连接失败的原因即告警类型,对于定位问题非常重要。
5.HTTPS 性能与优化
5.1 HTTPS 性能损耗
前文讨论了 HTTPS 原理与优势:身份验证、信息加密与完整性校验等,且未对 TCP 和 HTTP 协议做任何修改。但通过增加新协议以实现更安全的通信必然需要付出代价,HTTPS 协议的性能损耗主要体现如下:
1.增加延时
分析前面的握手过程,一次完整的握手至少需要两端依次来回两次通信,至少增加延时2* RTT,利用会话缓存从而复用连接,延时也至少1* RTT*。
2.消耗较多的 CPU 资源
除数据传输之外,HTTPS 通信主要包括对对称加解密、非对称加解密(服务器主要采用私钥解密数据);压测 TS8 机型的单核 CPU:对称加密算法AES-CBC-256 吞吐量 600Mbps,非对称 RSA 私钥解密200次/s。不考虑其它软件层面的开销,10G 网卡为对称加密需要消耗 CPU 约17核,24核CPU最多接入 HTTPS 连接 4800;
静态节点当前10G 网卡的 TS8 机型的 HTTP 单机接入能力约为10w/s,如果将所有的 HTTP 连接变为HTTPS连接,则明显 RSA 的解密最先成为瓶颈。因此,RSA 的解密能力是当前困扰 HTTPS 接入的主要难题。
5.2 HTTPS 接入优化
1.CDN 接入
HTTPS 增加的延时主要是传输延时 RTT,RTT 的特点是节点越近延时越小,CDN 天然离用户最近,因此选择使用 CDN 作为 HTTPS 接入的入口,将能够极大减少接入延时。CDN 节点通过和业务服务器维持长连接、会话复用和链路质量优化等可控方法,极大减少 HTTPS 带来的延时。
2.会话缓存
虽然前文提到 HTTPS 即使采用会话缓存也要至少1*RTT的延时,但是至少延时已经减少为原来的一半,明显的延时优化;同时,基于会话缓存建立的 HTTPS 连接不需要服务器使用RSA私钥解密获取 Pre-master 信息,可以省去CPU 的消耗。如果业务访问连接集中,缓存命中率高,则HTTPS的接入能力讲明显提升。当前 TRP 平台的缓存命中率高峰时期大于30%,10k/s的接入资源实际可以承载13k/的接入,收效非常可观。
3.硬件加速
为接入服务器安装专用的 SSL 硬件加速卡,作用类似 GPU,释放 CPU,能够具有更高的 HTTPS 接入能力且不影响业务程序的。测试某硬件加速卡单卡可以提供 35k 的解密能力,相当于175核 CPU,至少相当于7台24核的服务器,考虑到接入服务器其它程序的开销,一张硬件卡可以实现接近10台服务器的接入能力。
4.远程解密
本地接入消耗过多的 CPU 资源,浪费了网卡和硬盘等资源,考虑将最消耗 CPU 资源的RSA解密计算任务转移到其它服务器,如此则可以充分发挥服务器的接入能力,充分利用带宽与网卡资源。远程解密服务器可以选择 CPU 负载较低的机器充当,实现机器资源复用,也可以是专门优化的高计算性能的服务器。当前也是 CDN 用于大规模HTTPS接入的解决方案之一。
5.SPDY/HTTP2
前面的方法分别从减少传输延时和单机负载的方法提高 HTTPS 接入性能,但是方法都基于不改变 HTTP 协议的基础上提出的优化方法,SPDY/HTTP2 利用 TLS/SSL 带来的优势,通过修改协议的方法来提升 HTTPS 的性能,提高下载速度等。
作者:腾讯bugly
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文章TAG:PS TP 支持