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HTTP 与 HTTPS

HTTPS （全称：Hyper Text Transfer Protocol over SecureSocket Layer），是以安全为目标的 HTTP 通道，在HTTP的基础上通过传输加密和身份认证保证了传输过程的安全性 。

HTTPS 在HTTP 的基础下加入SSL，HTTPS 的安全基础是 SSL，因此加密的详细内容就需要 SSL。

HTTPS 存在不同于 HTTP 的默认端口及一个加密/身份验证层（在 HTTP与 TCP 之间）。

这个系统提供了身份验证与加密通讯方法。它被广泛用于万维网上安全敏感的通讯，

HTTPS 如何优化？

这里着重介绍会话复用这个模块。

会话复用

TLS 握⼿的⽬的就是为了协商出会话密钥，如果我们把⾸次 TLS 握⼿协商的对称加密密钥缓存起来，

待下次需要建⽴ HTTPS 连接时，直接「复⽤」这个密钥，不就减少 TLS 握⼿的性能损耗了吗？

这种⽅式就是会话复⽤（TLS session resumption），会话复⽤分两种：

• 第⼀种叫 Session ID；
• 第⼆种叫 Session Ticket；

Session ID

Session ID 的⼯作原理是，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，Session ID 和会话密钥相当于 key-value 的关系。

当客户端再次连接时，hello 消息⾥会带上 Session ID，服务器收到后就会从内存找，

如果找到就直接⽤该会话密钥恢复会话状态，跳过其余的过程，只⽤⼀个消息往返就可以建⽴安全通信。

当然为了安全性，内存中的会话密钥会定期失效。

缺点：

服务器必须保持每⼀个客户端的会话密钥，随着客户端的增多，服务器的内存压⼒也会越⼤。

现在⽹站服务⼀般是由多台服务器通过负载均衡提供服务的，

客户端再次连接不⼀定会命中上次访问过的服务器，于是还要⾛完整的 TLS 握⼿过程；

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，开始加密通信。

对于集群服务器的话，要确保每台服务器加密 「会话密钥」的密钥是⼀致的，

这样客户端携带 Ticket 访问任意⼀台服务器时，都能恢复会话。

Session ID 和 Session Ticket 都不具备前向安全性，

因为⼀旦加密「会话密钥」的密钥被破解或者服务器泄漏「会话密钥」，前⾯劫持的通信密⽂都会被破解。

Pre-shared Key

前⾯的 Session ID 和 Session Ticket ⽅式都需要在 1 RTT 才能恢复会话。

对于重连 TLS1.3 只需要 0 RTT，原理和 Ticket 类似，只不过在重连时，

客户端会把 Ticket和 HTTP 请求⼀同发送给服务端，这种⽅式叫 Pre-shared Key。

总结

对于硬件优化的⽅向，因为 HTTPS 是属于计算密集型，应该选择计算⼒更强的 CPU，

⽽且最好选择⽀持 AES-NI特性的 CPU，这个特性可以在硬件级别优化 AES 对称加密算法，加快应⽤数据的加解密。

对于软件优化的⽅向，如果可以，把软件升级成较新的版本。

对于协议优化的⽅向：

• 密钥交换算法应该选择 ECDHE 算法，⽽不⽤ RSA 算法，

  因为 ECDHE 算法具备前向安全性，⽽且客户端可以在第三次握⼿之后，就发送加密应⽤数据，节省了 1 RTT。

• 将 TSL1.2 升级 TSL1.3，因为 TSL1.3 的握⼿过程只需要 1 RTT，⽽且安全性更强。

对于证书优化的⽅向：

• 服务器应该选⽤ ECDSA 证书，⽽⾮ RSA 证书，因为在相同安全级别下，ECC 的密钥⻓度⽐ RSA 短很多，这样可以提⾼证书传输的效率；

• 服务器应该开启 OCSP Stapling 功能，由服务器预先获得 OCSP 的响应，并把响应结果缓存起来，这样TLS 握⼿的时候就不⽤再访问 CA 服务器，减少了⽹络通信的开销，提⾼了证书验证的效率；

对于重连 HTTPS 时，我们可以使⽤⼀些技术让客户端和服务端使⽤上⼀次 HTTPS 连接使⽤的会话密钥，直接恢 复会话，⽽不⽤再重新⾛完整的 TLS 握⼿过程。

常⻅的会话重⽤技术有 Session ID 和 Session Ticket，⽤了会话重⽤技术，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 会话重⽤技术，只需要 0 RTT 就可以恢复会话。

这些会话重⽤技术虽然好⽤，但是存在⼀定的安全⻛险，它们不仅不具备前向安全，⽽且有重放攻击的⻛险，所以 应当对会话密钥设定⼀个合理的过期时间。

参考

• https://medium.com/faun/http-2-spdy-and-http-3-quic-bae7d9a3d484
• https://developers.google.com/web/fundamentals/performance/http2?hl=zh-cn
• https://blog.cloudflare.com/http3-the-past-present-and-future/
• 图解网络