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阿里云 CDN HTTPS 最佳实践——TLS record size

简介: 阿里云CDN HTTPS最佳实践系列文章,由CDN高防技术专家金九撰写
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TLS 协议由两层协议组成:TLS 握手协议和 TLS 记录协议(TLS Record),TLS Record 协议在 TLS 握手协议之下。下面是 SSL/TLS 的分层结构:

https5_1

所有的 TLS 上层数据(包含 TLS 握手协议消息以及更上层的应用协议数据)都由 TLS Record 来封装和传输。下面是 TLS Record 协议的消息封装流程:

https5_2

一个消息会在 TLS Record 协议层被分段,然后对每个分段分别压缩(已废弃)和加密,最后加上 TLS Record 协议头再通过网络层发送出去,在 Wireshark 中可以看到:

https5_3

可以看出 TLS/SSL 数据加解密是基于分段的,接收方收到一个完整的分段就可以解密,如果分段过大,那接收方必须要等到接收完整个分段的数据才能解密,当网络不好出现丢包、拥塞、重传等等情况下会严重影响时延,如果分段过小,头部负载比重就会较大,影响吞吐率。所以,怎么分段就比较关键,也就是 TLS Record Size 大小多少合适。这就涉及到两个重要的指标:时延和吞吐率。

  1. 如果 TLS Record Size 设置较大
    假如超过了 MTU,一个分段会被 TCP 层再次分段,拆分成多个包发送,那么时延也相应地增大,但由于记录协议头占比很小,吞吐率也增大。
  2. 如果 TLS Record Size 设置较小
    一个分段在 TCP 层没有被再次分段,由一个包发送出去,时延会比较小,但吞吐率也会下降。

所以,对时延敏感的域名,TLS Record Size 建议设置为略小于 MTU 的大小(粗算:MTU - TLS Record Header Length - TCP Header Length - IP Header Length)。对吞吐率敏感的域名,TLS Record Size 建议设置为 16k(上限)。如果同时兼顾时延和吞吐率的话,建议设置为 8k (经验值)。

但是,TCP 有拥塞控制机制,在 TCP 连接刚开始的慢启动阶段,拥塞窗口会比较小,这时较大的 TLS Record Size 会导致 TLS Record 片段被 TCP 分成多个包来发送,从而导致时延较大,可能就会影响网页的首屏时间。在整个 TCP 数据传输过程中,可能启动拥塞避免算法,也可能遇到数据丢失和重传的情况,然后又重新进入慢启动阶段。

因此,更好的做法是动态调整 TLS Record Size 的大小,而不是使用固定的值。在 TCP 连接初期使用较小的值,等传输速度上来之后再使用更大的值。

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