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你不知道的 HTTPS 压测

2022-05-11 17:00 https://my.oschina.net/u/3874284/blog/5524525 阿里巴巴云原生次阅读条评论

作者：拂衣

引言

随着互联网安全规范的普及，使用 HTTPS 技术进行通信加密，实现网站和 APP 的可信访问，已经成为公认的安全标准。本文将介绍针对 HTTPS 协议做压力测试的关注点，以及使用 PTS 做 HTTPS 压测的技术优势和最佳实践。

常见的网站或者 APP 中需要做压测的 3 种场景：

新开发的系统或功能上线前需要了解其性能水位情况。
对系统进行技术调优、系统扩容前后通过压测进行性能比对。
参加平台活动前对系统进行性能评估。

什么是 HTTPS

HTTPS 的英文全称是：Hyper Text Transfer Protocol over Secure Socket Layer，它是以安全为目标的 HTTP 通道。从全称上可以看出，它其实不是一种新的应用层协议，只是 HTTP 协议将通信接口用 SSL 替代了 TCP。HTTP 协议中，应用层 HTTP 直接与传输层 TCP 通信，在 HTTPS 协议中，应用层 HTTP 与 SSL 通信，SSL 再与传输层的 TCP 通信，具体如图：

HTTPS 通过 SSL 层的加密，可以防止网站被篡改和劫持。下面我们简单看下 HTTPS 是如何进行加密解密的：

首先客户端和服务端会协商加密算法和协议版本。协商结束后，服务端发送公钥给客户端，客户端拿到公钥后，生成一个随机密码串(Pre-master secret)，并通过公钥加密返回给服务端。服务端使用私钥解密密文后，得到此随机密码串(Pre-master secret)，之后通过协商的随机数和加密算法，生成对称加密密钥。至此，双方得到了同一个密钥，后续使用此密钥实现对称加密解密。

我们知道对称加密性能更好，但只要持有密钥，就能将劫持的密文解密，无法解决被劫持的问题。非对称加密相对更安全，但同时加密解密性能开销大。可以看出 HTTPS 在握手阶段使用了非对称加密，在后续的通信中使用了对称加密，既保证了安全性，又最大限度保证了性能。

HTTPS 压测的关注点

SSL 握手策略

HTTPS 在握手阶段有加密解密的过程，所以相比 HTTP 更消耗计算资源。压测引擎为了模拟海量用户执行请求，往往底层会在全局或线程维度，复用 TCP 连接和 SSL 握手信息。这提高了施压机的性能，但对希望每次循环模拟不同客户端行为的场景来说，施压机只模拟了足够的流量压力，并没有模拟足够的 SSL 握手计算压力，可能造成压力模拟不够准确的问题，如下图所示：

因此，在 HTTPS 压测中，需要根据压测场景的具体业务逻辑，指定每次循环是否重置 SSL 握手状态，准确模拟 SSL 握手计算压力。

SSL 协议版本

HTTPS 压测，在客户端（施压机）和服务端进行 SSL 握手的第一步，客户端会告知给服务端自己支持的最高 SSL 协议版本，然后服务端会从自己和客户端支持版本的交集中，取最高的版本作为实际使用的 SSL 版本。

在压测时，需要评估出真实客户端的主流版本，并配置到施压引擎上。避免因 SSL 版本不同，造成 SSL 握手计算压力模拟不准确。

Why PTS—PTS 做 HTTPS 压测的优势

JMeter、Gatling、K6 等开源压测工具对 HTTPS 有不同程度的支持。JMeter [ 1] 支持配置循环是否重置 SSL 握手状态，并且支持配置客户端 SSL 协议版本，但是默认不支持 HTTP2 协议。Gatling [2 ] 默认每个虚拟用户共享 SSL 上下文，不支持控制循环重置 SSL 握手状态。K6 [3 ] 目前只支持设置 SSL 协议版本。

PTS 作为云上压测工具，支持如下 HTTPS 相关特性：

支持 HTTP2 HTTP2 相比较 HTTP1.1 性能大幅提升，且目前主流浏览器均已支持 HTTP2 协议。为了模拟真实客户端，建议使用 HTTP2 协议。
支持设置 SSL 握手策略支持配置循环是否重置 SSL 握手状态，可以根据业务场景，选择是否重置。
支持指定 SSL 协议版本

使用 PTS 压测，可以更真实的模拟客户端发起的 HTTPS 压力，使压测结果更可信。

How to—如何用 PTS 做 HTTPS 压测

设置 SSL 握手策略

对于 HTTPS 压测，在串联链路每次循环时，需要选择是否重置 SSL 连接状态。如果选择重置，在串联链路每一次循环执行时，会重新初始化 SSL 状态，这样可以更准确模拟每次循环代表不同用户的压测场景，同时会对施压机带来一定的性能开销。

使用场景

场景一：HTTPS 压测，希望模拟 100 个用户登录，同时保持这 100 个用户不断重复访问系统。此时串联链路每次循环执行，模拟的是同一个虚拟用户的行为。应将此开关置为“否”，然后设置并发数为 100。
场景二：HTTPS 压测，希望模拟 5 分钟内，每个时刻都有 100 个不同用户对系统访问。此时串联链路每次循环执行，模拟的是不同虚拟用户的行为。为了保证压力模拟真实性，应将此开关置为“是”，然后设置并发数为 100。同时因为打开此开关后，施压机有额外的性能开销，建议扩展施压机IP数。