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HTTPS协议要比HTTP多用多少服务器资源?

发布时间:2017-02-20 15:22来源:厦门凹凸度网络公司责任编辑:admin浏览:

  近日,百度宣布全站开启HTTPS加密搜索。据官方表示,为解决“中间者”对用户隐私的嗅探和劫持等问题,百度将对传统HTTP通道添加SSL安全套接层,将所有百度搜索请求全部变成加密状态。

  实际上,一些国际网站,比如维基百科,在启用HTTPS前先会考虑自己计算能力是否可以承载HTTPS。那么问题来了,HTTPS要比HTTP多用多少服务器资源?

  以下为知乎网友牟旭东的观点:

  HTTPS其实就是建构在SSL/TLS之上的 HTTP协议,所以要比较HTTPS比HTTP多用多少服务器资源,主要看SSL/TLS本身消耗多少服务器资源。

  HTTP使用TCP 三次握手建立连接,客户端和服务器需要交换3个包,HTTPS除了 TCP 的三个包,还要加上 ssl握手需要的9个包,所以一共是12个包。HTTP 建立连接,按照下面链接中针对Computer Science House的测试,是114毫秒;HTTPS建立连接,耗费436毫秒。ssl 部分花费322毫秒,包括网络延时和ssl 本身加解密的开销(服务器根据客户端的信息确定是否需要生成新的主密钥;服务器回复该主密钥,并返回给客户端一个用主密钥认证的信息;服务器向客户端请求数字签名和公开密钥)。

  SSL handshake latency and HTTPS optimizations. :: semicomplete.com

  当SSL 连接建立后,之后的加密方式就变成了3DES等对于 CPU 负荷较轻的对称加密方式。相对前面 SSL 建立连接时的非对称加密方式,对称加密方式对 CPU 的负荷基本可以忽略不记,所以问题就来了,如果频繁的重建 ssl 的session,对于服务器性能的影响将会是致命的,尽管打开HTTPS 保活可以缓解单个连接的性能问题,但是对于并发访问用户数极多的大型网站,基于负荷分担的独立的SSL termination proxy就显得必不可少了,Web 服务放在SSL termination proxy之后。SSL termination proxy既可以是基于硬件的,譬如F5;也可以是基于软件的,譬如维基百科用到的就是 Nginx。

  那采用 HTTPS 后,到底会多用多少服务器资源,2010年1月 Gmail切换到完全使用 HTTPS, 前端处理 SSL 机器的CPU 负荷增加不超过1%,每个连接的内存消耗少于20KB,网络流量增加少于2%。由于 Gmail 应该是使用N台服务器分布式处理,所以CPU 负荷的数据并不具有太多的参考意义,每个连接内存消耗和网络流量数据有参考意义。这篇文章中还列出了单核每秒大概处理1500次握手(针对1024-bit 的 RSA),这个数据很有参考意义,具体信息来源的英文网址:ImperialViolet。

  Heartbleed这个被称作史上最大的网络安全漏洞,想必很多人都有所耳闻,Heartbleed之所以能够出现,其实和我们这个问题关系还不小,前面我们谈到了频繁重建 SSL/TLS的session对于服务器影响是致命的,所以聪明的RFC 在2012年提出了 RFC6520 TLS 的心跳扩展。这个协议本身是简单和完美的,通过在客户端和服务器之间来回发送心跳的请求和应答,保活 TLS session,减少重建 TLS的session的性能开销。令人遗憾的是,openssl 在实现这个心跳扩展时,犯了一个低级的错误,没有对收到的心跳请求进行长度检查,直接根据心跳请求长度拷贝数据区,导致简单的心跳应答中可能包含了服务器端的核心数据区内容,用户名,密码,信用卡信息,甚至服务器的私有密钥都有可能泄露。心因为心跳保活的这个 BUG 在滴血,这个名字起的极度形象。

  下面开始讲一个无聊的故事,和问题关系不大,时间紧张的看官可以到此为止了。

  从前山上有座庙,庙里有个和尚......,别胡闹了,老和尚来了。

  小和尚问老和尚:ssl为什么会让HTTP安全?

  老和尚答道:譬如你我都有一个同样的密码,我发信给你时用这个密码加密,你收到我发的信,用这个密码解密,就能知道我信的内容,其他的闲杂人等,就算偷偷拿到了信,由于不知道这个密码,也只能望信兴叹,这个密码就叫做对称密码。ssl使用对称密码对HTTP内容进行加解密,所以让HTTP安全了,常用的加解密算法主要有3DES和AES等。

  小和尚摸摸脑袋问老和尚:师傅,如果我们两人选择“和尚”作为密码,再创造一个和尚算法,我们俩之间的通信不就高枕无忧了?

  老和尚当头给了小和尚一戒尺:那我要给山下的小花写情书,还得用“和尚”这个密码不成?想了想又给了小和尚一戒尺:虽然我们是和尚,不是码农,也不能自己造轮子,当初一堆牛人码农造出了Wifi的安全算法WEP,后来发现是一绣花枕头,在安全界传为笑谈;况且小花只知道3DES和AES,哪知道和尚算法?

  小和尚问到:那师傅何解?

  老和尚:我和小花只要知道每封信的密码,就可以读到对方加密的信件,关键是我们互相之间怎么知道这个对称密码。你说,我要是将密码写封信给她,信被别人偷了,那大家不都知道我们的密码了,也就能够读懂我们情书了。不过还是有解的,这里我用到了江湖中秘传的非对称密码。我现在手头有两个密码,一个叫“公钥”,一个叫“私钥”,公钥发布到了江湖上,好多人都知道,私钥嘛,江湖上只有我一个人知道;这两个密钥有数学相关性,就是说用公钥加密的信件,可以用私钥解开,但是用公钥却解不开。公钥小花是知道的,她每次给我写信,都要我的公钥加密她的对称密码,单独写一张密码纸,然后用她的对称密码加密她的信件,这样我用我的私钥可以解出这个对称密码,再用这个对称密码来解密她的信件。

  老和尚顿了顿:可惜她用的对称密码老是“和尚为什么写情书”这一类,所以我每次解开密码纸时总是怅然若失,其实我钟意的对称密码是诸如“风花”“雪月”什么的,最头痛的是,我还不得不用“和尚为什么写情书”这个密码来加密我给小花回的情书,人世间最痛苦的事莫过于如此。可我哪里知道,其实有人比我更痛苦。山下的张屠夫,暗恋小花很多年,看着我们鸿雁传书,心中很不是滋味,主动毛遂自荐代替香客给我们送信。在他第一次给小花送信时,就给了小花他自己的公钥,谎称是我公钥刚刚更新了,小花信以为真,之后的信件对称密码都用张屠夫的这个公钥加密了,张屠夫拿到回信后,用他自己的私钥解开了小花的对称密码,然后用这个对称密码,不仅能够看到了小花信件的所有内容,还能使用这个密码伪造小花给我写信,同时还能用他的私钥加密给小花的信件。渐渐我发现信件变味了,尽管心生疑惑,但是没有确切的证据,一次我写信问小花第一次使用的对称密码,回信中“和尚为什么写情书”赫然在列,于是我的疑惑稍稍减轻。直到有一次去拜会嵩山少林寺老方丈才顿悟,原来由于我的公钥没有火印,任何人都可以伪造一份公钥宣称是我的,这样这个人即能读到别人写给我的信,也能伪造别人给我写信,同样也能读到我的回信,也能伪造我给别人的回信,这种邪门武功江湖上称之“Man-in-the-middle attack”。唯一的破解就是使用嵩山少林寺的火印,这个火印可有讲究了,需要将我的公钥及个人在江湖地位提交给18罗汉委员会,他们会根据我的这些信息使用委员会私钥进行数字签名,签名的信息凸现在火印上,有火印的公钥真实性在江湖上无人质疑,要知道18罗汉可是无人敢得罪的。

  小和尚问:那然后呢?

  老和尚:从嵩山少林寺回山上寺庙时,我将有火印的公钥亲自给小花送去,可是之后再也没有收到小花的来信。过了一年才知道,其实小花还是给我写过信的,当时信确实是用有火印的公钥加密,张屠夫拿到信后,由于不知道我的私钥,解不开小花的密码信,所以一怒之下将信件全部烧毁了。也由于张屠夫无法知道小花的对称密码而无法回信,小花发出几封信后石沉大海,也心生疑惑,到处打听我的近况。这下张屠夫急了,他使用我发布的公钥,仿照小花的语气,给我发来一封信。拿到信时我就觉得奇怪,信纸上怎么有一股猪油的味道,结尾竟然还关切的询问我的私钥。情知有诈,我思量无论如何要找到办法让我知道来的信是否真是小花所写。后来竟然让我想到了办法....

  老和尚摸着光头说:这头发可不是白掉的,我托香客给小花带话,我一切安好,希望她也拥有属于自己的一段幸福,不对,是一对非对称密钥。小花委托小镇美女协会给小花公钥打上火印后,托香客给我送来,这样小花在每次给我写信时,都会在密码纸上贴上一朵小牡丹,牡丹上写上用她自己的私钥加密过的给我的留言,这样我收到自称是小花的信后,我会先抽出密码纸,取下小牡丹,使用小花的公钥解密这段留言,如果解不出来,我会直接将整封信连同密码纸一起扔掉,因为这封信一定不是小花写的,如果能够解出来,这封信才能确信来之于小花,我才仔细的解码阅读。

  小和尚:难怪听说张屠夫是被活活气死的。您这情书整的,我头都大了,我长大后,有想法直接扯着嗓子对山下喊,也省的这么些麻烦。不过我倒是明白了楼上的话,ssl 握手阶段,就是要解决什么看火印,读牡丹,解密码纸,确实够麻烦的,所以性能瓶颈在这里,一旦双方都知道了对称密码,之后就是行云流水的解码读信阶段了,相对轻松很多。

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