SSL卸载（ssl offloading）技术对于HTTPS应用的优化与思考

拼搏现实的明天。 2022-05-15 12:28 597阅读 0赞

迅猛发展的互联网为我们提供了丰富的信息资源，在带来便利的同时也影响着人们工作和生活方式。而让我们无法忽视的是，在开放的互联网所带来的繁荣背后，同时也潜藏着安全方面的隐患。随着人们对网络的依赖愈渐加深，各种加密技术应运而生，用以保障网络信息的安全性。SSL(Secure Sockets Layer)协议，便是在互联网上广泛应用于交易安全性保障的一种主导技术。

SSL属于加密通讯协议，工作在TCP协议和应用层协议之间。在SSL加密通道内可以运行很多的上层协议，如HTTP通过SSL封装后的协议通常标示为HTTPS。在一般情况下，HTTP采用明文的方式在互联网上进行传输，但是对于认证口令等敏感信息而言，会存在被非法窃听的风险。为了消除这一方面的隐患，可采用SSL协议对HTTP协议进行加密(即HTTPS)，以确保在整个数据传输过程中的信息安全性。在SSL通信过程中，首先采用非对称密钥技术交换认证信息，并交换服务器和浏览器之间用于加密数据的会话密钥，然后利用该密钥对通信过程中的信息进行加密和解密。

当前面临的问题

借助SSL加密机制，但凡涉及敏感信息的互联网服务，便可利用数据传输加密来增强其安全性。诸如电子商务、账单支付、纳税申报、股票与证券交易等线上业务，纷纷得以通过互联网实现安全交付。然而，任何事物都具有一体两面的特性，SSL的联机加密运算不可避免会消耗服务器的处理性能，在相同的硬件性能下，处理SSL加密数据所消耗的时间是处理明文数据的5倍。换而言之，一台服务器启用SSL加密之后,其性能往往只达到原来的20%，其余80%的计算性能都消耗在了SSL的加密运算方面。如此可以预见到，与日俱增的SSL通信量，将会给网络服务器带来严重的负担。

为了缓解服务器的性能压力，一度较为流行的方法是安装SSL加速卡。但是加速卡对SSL数据的处理还是建立在服务器主机之上，并且过分注重于加速SSL数据处理，而不是完全卸除系统负荷。随着网络应用的日益丰富、数据流量的迅猛增长、线上用户数量的不断增加，单纯的SSL加速卡已经越来越难以胜任。另一方面，SSL加速卡一般都存在系统兼容性不佳、性能受制于总线技术瓶颈、对主机的依赖性大等问题，越来越无法满足大型应用的需求。

SSL卸载解决方案

日益增长的SSL通信量已经对系统设计者们提出了前所未有的挑战，尤其是大型网站和数据中心的场景中，往往需要同时处理数以万计的安全交易。这时候我们发现，传统的SSL加速解决方案在面对如此规模信息处理的时候，显得是那么的苍白无力。此外，由于SSL对应用层数据进行了加密，各种网络设备对这些内容也就变得难以处理，例如负载均衡器无法提取用户会话中的cookies、URL、路径等信息进行细化的分发调度。

问题已经显而易见，要实现高性能的SSL处理，涉及到两个方面的改进。一方面通过SSL和TCP/IP包处理的一体化设计，全面卸除系统负荷，另一方面要将SSL数据处理融入新型网络设备，以便于保持与一般网络结构有良好的契合性。在这段时间里，市场上也不断涌现出一系列的创新技术，用以改善通过网络交付业务应用的效率。负载均衡方面的创新也从专注于基础设施效率的单纯网络技术，转移到了业务应用的性能优化和安全方面，由此诞生了应用交付这样一个触及网络、服务器、应用乃至安全方面的产品。

配备SSL卸载功能的应用交付设备，可以充当起SSL代理服务器的角色，将专用的SSL应用程序置于网络服务器的前端，不影响后台服务器主机的CPU资源，从而全面卸除SSL数据处理的负荷。当客户端发起的HTTPS连接，经过应用交付设备处理后，变成明文的HTTP数据，即可被WEB服务程序(例如IIS、APACHE)直接读取，无需特殊的驱动程序来传送和接受网络数据。

当前应用场景与今后发展

现如今，越来越多提供线上服务的组织机构，如电子商务和金融服务等行业，纷纷选择通过部署应用交付设备的解决方案，在保障应用系统稳定性的同时，从后台服务器端卸除SSL数据处理的性能负荷。

![Center][]

西部证券股份有限公司是经中国证券监督管理委员会批准设立，于2001年元月正式注册开业的证券经营机构。公司出于应用安全方面考虑，对官网上使用HTTP传输的应用，采用了HTTPS加密的访问方式，以防止数据传输过程中的泄密或被篡改。鉴于SSL加密运算对服务器的计算资源占用极大，如果由应用服务器来做加密的话，会对应用服务器的业务处理能力造成很大的影响。因此，公司采用了深信服科技的应用交付解决方案，对于发布门户业务网站的Web集群，利用深信服AD设备实现服务器负载均衡，在处理用户登录账户的界面时，通过AD设备完成SSL加密计算，并将后台的HTTP服务转化为安全的HTTPS服务，整合解决安全性和稳定性的问题。

![Center 1][]

在不同的应用场景中，应用交付设备的SSL卸载功能也有着相应的侧重点。某些在安全性方面有特殊要求的用户，除了利用应用交付设备处理与客户端的SSL通讯之外，还可以配置与后台服务器之间采用弱加密的SSL进行通讯。这种场景也许在不久的将来便会遇到，随着人们对线上应用的安全性要求不断提升，现今采用1024-bit密钥加密的CA证书将在2013年停用，取而代之的是等级更高的2048-bit密钥加密。对于通过互联网交付业务的组织机构而言，将不得不考虑这对于应用系统乃至网络基础设施的性能影响。届时，利用应用交付设备处理来自客户端的2048-bit密钥SSL通讯，而后台服务器仍然延用1024-bit密钥。不仅能满足行业合规性的要求，也可降低网络设备升级带来的成本和负担，不失为一种平滑过渡的方案。

[Center]: /images/20220515/4c6bc4cc879b4db3a674642a1dd34898.png
[Center 1]: /images/20220515/7ffbf62dfdd741f3a8a90e896d832f6d.png