HTTPS请求花费的时间？
一个全新的HTTPS链接，从发起请求到数据返回经过几个RTT？
假设没有任何缓存，一个HTTPS请求得经过10个RTT才能返回内容。
一个RTT如果是50ms，这个全新的请求至少花费 50*10=500ms。这还没有算后端业务处理的时间。HTTPS请求延迟确实比较高。
通常情况下业务HTTP的延迟容忍度较差，Server To Client的模式，效率总归是越高越好。
现实情况会有各种缓存，减少不必要的消耗，所以很少发生上面这种极端的10个RTT情况。
DNS有本地缓存或者用了HTTPDNS预解析，第1步可以省掉。
如果浏览器声明了HSTS ，可以省略302转向，第3步可以省掉。
如果本地已经有主流的CA DNS缓存 第6步可以省掉
如果CA本地有验证缓存 或者 启用OCSP Stapling的本地验证 7、8步可以省掉
在有各类缓存情况下，一个常规的HTTPS请求会保留下面4个RTT流程。
除了HTTPS内容请求外，握手的阶段或者TLS层是否还可以再继续优化一下，让我们的APP或者视频播放再快那么一点？
答案：肯定是的！
之前一篇文章介绍过HTTPS：通过非对称加密交换对称加密的参数，从而实现内容交换的安全性。
了解这一点，对于HTTP这种协议，我们可以从这几方面入手：提升加解密效率、减少内容传输量、链接复用...
HTTPS流程分析和优化的策略
WireShark抓包，看我们线上某个接口服务HTTPS包。
TLS1.2协议 ECDHE算法
根据上面的HTTPS包，我们画了下面流程图，一步步分析流程，并确定中间可优化的点。
整个流程有以下几个阶段：
TLS Hello 确定协议版本、密码套件、对称密钥随机数
Server Certificate 服务器发送证书链
Client/Server Key Exchange (DH算法，协商交换加密算法)
ChangeCipher Spec 对称加密双向校验
TLS Hello阶段的分析与应用。
先看看Client hello的几个主要的参数
strct hello {Version // TLS版本号Random // 客户端随机数Session idCipher Suites // 客户端支持的加密套件Extension: support version; // 扩展TLS版本支持}
上面的抓包 Version是 TLS1.2，扩展中带有TLS1.3。如果服务端支持1.3 ，将改为1.3协议。
服务端先要进行对应的支持配置，如下。
ssl_protocols TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2 TLSv1.3;Cipher Suites是个数组，会包含新旧一堆加密算法支持，优先级从上到下。
服务端Server Hello返回 Cipher Suite，根据Client的请求匹配一个合适的加密套件。如下服务器返回支持的套件。
Cipher Suite: TLS_RSA_WITH_AES_256_GCM_SHA256上面什么意思？
握手时对称加密参数交换使用RSA。通信加密使用256位长度对称AES算法， GCM和SHA256是AES的分组模式和摘要算法。
这个阶段优化的几个思路：
密钥交换算法改进：RSA 可以改为DH类算法(Diffie-Hellman)，如ECDHE。
在同等复杂度下，计算效率更高，证书体积也更小。
优化ECDHE算法实现，优先选择效率最高的椭圆曲线实现x25519。
在Nginx后台 使用 ssl_ecdh_curve 配置椭圆曲线优先级。
ssl_ecdh_curve X25519:secp384r1;同时ECDHE支持 False Start。
启用了False Start，在Client发送完ChangeCipher Spec就可以发送加密的应用数据，减少1个RTT等待时间。
服务端配置Cipher Suites的优先级。把性能最高的算法放在前面。
ssl_prefer_server_ciphers on; // 开启False Startssl_ciphers EECDH+ECDSA+AES128+SHA:RSA+AES128+SHA...
尽管AES的效率很高，但在一些安全性没那么高的业务下，AES密钥的长度可以小一些，256位改为128位。
Server Certificate阶段
Certificate阶段会将自身公钥和证书CA中间公钥发给客户端。
本地验证证书合法后继续 Client Key Exchange流程。
在这个阶段，有两个方向可以优化：证书传输+证书验证。
证书传输
证书的大小当然越小越好，
在生成证书阶段选择ECDSA，而不是RSA证书，安全不变的条件下，密钥长度更小，运算量也更小。
比如用类似下面生成ECDSA证书
openssl ecparam -genkey -name prime256v1 -out key.pem证书验证
客户端在验证证书时，会走证书链逐级验证，而且为了知道证书是否被CA吊销，客户端会访问CA下载OCSP数据，确认证书是否有效。
OCSP 需要向 CA 查询，因此也是要发生网络请求，如果CA服务器的延迟过大，会导致客户端在校验证书这一环节的延时变大。
OCSP Stapling
为了解决证书有效性验证的问题，出现了OCSP Stapling。
服务器向 CA 周期性地查询证书状态，获得一个带有时间戳和签名的响应并缓存，当客户端来请求证书，在TLS握手阶段，服务器将该结果给客户端。
因为结果带有 CA 私钥的签名，所有结果可信，客户端在本地就可以判断证书的有效性。
在Nginx中开启OCSP Stapling
ssl_stapling on;ssl_stapling_verify on;ssl_trusted_certificate xx.pem
使用以下命令测试服务器是否开启 ocsp staping
openssl s_client -connect ip:443 -statusOCSP response: no response sent //出现以下 则没配置
密钥交换和验证的阶段：
Client/ServerKey Exchange 阶段
在这一阶段主要是交换DH加密公钥，如选定椭圆曲线，生成椭圆曲线公钥，公钥签名，与客户端的Client Key Exchange呼应，最终获取对方的公钥，用来加密AES的密钥。
服务器最后一次：Hello Done。 表面服务器已经传输完所有的加密信息了。
加解密双方验证
Change Cipher Spec/Encrypted Handshake Message
在Key Change阶段，加密的参数均已生成，双方有了交换密钥的公钥，也有对称密钥的参数。可以进行数据传输了
如果双方都验证加密和解密没问题，那么握手正式完成。于是，就可以正常收发加密的 HTTP 请求和响应了。
以上两个阶段是否可以优化？
是的，我们可以采用链接复用的方式跳过该阶段
链接复用优化：
复用有两个方式：SessionID 和 SessionTicket，实现不同但目标一致。
SessionID：
客户端和服务器首次 TLS 握手连接后，双方会在内存缓存会话密钥，并用唯一的 Session ID 来标识。
在下一次链接时，服务端可以知道一个进来的连接是否在之前已经建立过连接，如果在服务器中也存在这个 session 的 key，那么它就能重用。
在服务端开启SessionID
ssl_session_cache shared:SSL:50m;ssl_session_timeout 1d;
SessionTicket
为了解决 Session ID 的问题，就出现了 Session Ticket，服务器不再缓存每个客户端的会话密钥，而是把缓存的工作交给了客户端，类似于 HTTP 的 Cookie。
客户端与服务器首次建立连接时，服务器会加密「会话密钥」作为 Ticket 发给客户端，交给客户端缓存该 Ticket。
客户端再次连接服务器时，客户端会发送 Ticket，服务器解密后就可以获取上一次的会话密钥，然后验证有效期，如果没问题，就可以恢复会话了。
在服务端开启Session ticket
ssl_session_tickets on;ssl_session_ticket_key xx.key;
用了链接重用技术，当再次重连 HTTPS 时，只需要 1 RTT 就可以恢复会话。对于 TLS1.3 使用 Pre-shared Key 重用技术，可以实现0RTT恢复链接。
采用链接重用，当然不可避免的产生重放攻击风险。
对于安全性要求非常高的业务要慎重的使用链接重用， 当然如果调整重用的过期时间，同时业务端做好安全开发，收益也非常大。
本文由 GY 创作，采用 知识共享署名4.0 国际许可协议进行许可
本站文章除注明转载/出处外，均为本站原创或翻译，转载前请务必署名
最后编辑时间为:
2022/07/22 14:13