编者按：BabaSSL 是一款开源的密码库产品，在 GitHub 和龙蜥社区开源，并加入到龙蜥社区（OpenAnolis）的商密软件栈 SIG 组，且作为 Anolis 商密 OS 的核心组件之一。本文作者张成龙（刻一），是蚂蚁集团技术专家，负责BabaSSL密码库产品，也是OpenSSL贡献者之一。
前言
随着 5G 网络的建设，加速了移动互联网应用的发展，包括短视频、在线教育、物联网等领域。但是在现实生活中，依然存在网络信号不好的场景，包括地下商场、车库、地铁等地方，或者是由于网络拥塞导致的弱网环境下，应用在使用过程中加载缓慢，导致用户体验变差。这时候就需要对弱网环境进行优化，而手段之一就是想办法降低网络数据传输。
为了保障数据的安全性，通常使用 TLS/SSL 进行加密传输。当客户端访问服务器后台时，客户端会先和服务器进行 TLS 握手。在 TLS 完整握手时，服务端会发送证书链用于身份认证，而握手时数据传输的大部分都来自于证书。
有什么办法可以减少 TLS 握手的带宽消耗呢？如果证书可以被压缩，甚至“消失”，那就可以大大降低数据传输。RFC 8879 TLS Certificate Compression 就是为了解决这个问题，在 TLS 1.3 握手时提供证书压缩功能。
BabaSSL 是一款开源的密码库产品，在 GitHub 和 OpenAnolis 龙蜥社区开源，并加入到龙蜥社区（OpenAnolis）的商密软件栈 SIG 组，且作为 Anolis 商密 OS 的核心组件之一，替代 OpenSSL 成为系统默认的基础密码算法库；基于 OpenSSL 1.1 版本并保持兼容性，在 OpenSSL 的基础上实现了一系列自主可控的安全特性，包括各种国密算法、国密标准的实现以及大量提高密钥安全强度的特性实现。目前，BabaSSL 已经支持 TLS 证书压缩功能，而 OpenSSL 还不支持。
TLS 证书压缩介绍
1、如果客户端支持证书压缩，在 ClientHello 消息中携带 compress_certificate 扩展，该扩展中包含支持的压缩算法列表；
2、服务端收到 ClientHello，发现对方支持证书压缩，如果服务端也支持证书压缩，同时支持客户端声明的压缩方法，则使用该算法压缩 Certificate 消息；
3、服务端发送 CompressedCertificate 消息，代替原来的 Certificate 消息，CompressedCertificate 消息中包含压缩算法，解压后的长度和压缩的 Certificate 消息；
4、 客户端收到 CompressedCertificate 消息后，使用其中的 algorithm 解压，如果解压成功，则进行后续处理，否则关闭连接并发送 bad_certificate 警告。服务端发送 CertificateRequest 消息，然后客户端发送 CompressedCertificate 消息的处理流程和上述类似，不再赘述。
标准中定义的压缩算法：
除了 RFC 中定义的这 3 种算法，用户还可以使用其他算法，值 16384 到 65535 用于留给用户自已使用。
实战TLS证书压缩
开源 BabaSSL 密码库已经支持 TLS 证书压缩功能，需要在构建 BabaSSL 时开启该功能，config 后添加 enable-cert-compression。
可以在设置 SSL_CTX 时，添加证书压缩算法，代码示例如下：
#include <openssl/ssl.h> #include <zlib.h> static int zlib_compress(SSL *s, const unsigned char *in, size_t inlen, unsigned char *out, size_t *outlen) { if (out == NULL) { *outlen = compressBound(inlen); return 1; } if (compress2(out, outlen, in, inlen, Z_DEFAULT_COMPRESSION) != Z_OK) return 0; return 1; } static int zlib_decompress(SSL *s, const unsigned char *in, size_t inlen, unsigned char *out, size_t outlen) { size_t len = outlen; if (uncompress(out, &len, in, inlen) != Z_OK) return 0; if (len != outlen) return 0; return 1; } int main() { const SSL_METHOD *meth = TLS_client_method(); SSL_CTX *ctx = SSL_CTX_new(meth); /* 配置证书、私钥... */ /* 例如：设置压缩算法为zlib */ SSL_CTX_add_cert_compression_alg(ctx, TLSEXT_cert_compression_zlib, zlib_compress, zlib_decompress); SSL *con = SSL_new(ctx); /* 握手... */ return 0; }
也可以使用 BabaSSL 提供的 s_client 和 s_server 来使用 TLS 证书压缩功能：
# 服务端 /opt/babassl/bin/openssl s_server -accept 127.0.0.1:34567 -cert server.crt -key server.key -tls1_3 -cert_comp zlib -www -quiet # 客户端 /opt/babassl/bin/openssl s_client -connect 127.0.0.1:34567 -tls1_3 -cert_comp zlib -ign_eof -trace
测试压缩算法和压缩率
服务端配置证书链，CA 证书 + 中间 CA + 域名证书，TLS 1.3 握手且开启证书压缩，对比各个压缩算法的压缩率如下：
有些压缩算法是支持设置字典的，比如 brotli、zstd。可以提前计算好字典内容，预埋到客户端和服务端，然后在压缩和解压的时候使用该字典，可以让证书链完美“消失”。例如上表中使用 zstd + 字典时，压缩前的 Certficate 消息为 2666 字节，压缩后只有 18 字节。
开启证书压缩功能后，可以大大降低握手时的传输，尤其是使用字典时，例如 zstd + 字典时数据如下：
关闭证书压缩，握手共传输：3331 字节
开启证书压缩：握手共传输：698 字节
压缩率：698/3331 * 100% = 20.95%，握手带宽降低接近 80%。
结语
TLS 会话复用时不需要发送证书，所以，在完整握手时，就可以通过证书压缩来优化。在双向认证的场景下，即服务端开启了客户端认证，如果客户端和服务端都开启 TLS 证书压缩功能，压缩效果更明显，可以节省 TLS 握手中 80% 以上的带宽。后面 BabaSSL 还会支持 Compact TLS 1.3，即 TLS 1.3 的袖珍版，保持协议同构的前提下，占用最小的带宽。欢迎使用和关注 BabaSSL。
BabaSSL项目地址：
https://github.com/BabaSSL/BabaSSL
欢迎更多开发者加入商密软件栈SIG：
网址：https://openanolis.cn/sig/crypto
邮件列表：tc@lists.openanolis.cn
—— 完 ——
加入龙蜥社群
加入微信群：添加社区助理-龙蜥社区小龙（微信：openanolis_assis），备注【龙蜥】拉你入群；加入钉钉群：扫描下方钉钉群二维码。欢迎开发者/用户加入龙蜥社区（OpenAnolis）交流，共同推进龙蜥社区的发展，一起打造一个活跃的、健康的开源操作系统生态！
关于龙蜥社区
龙蜥社区(OpenAnolis)是由企事业单位、高等院校、科研单位、非营利性组织、个人等按照自愿、平等、开源、协作的基础上组成的非盈利性开源社区。龙蜥社区成立于2020年9月，旨在构建一个开源、中立、开放的Linux上游发行版社区及创新平台。
短期目标是开发龙蜥操作系统(Anolis OS)作为CentOS替代版，重新构建一个兼容国际Linux主流厂商发行版。中长期目标是探索打造一个面向未来的操作系统，建立统一的开源操作系统生态，孵化创新开源项目，繁荣开源生态。
龙蜥OS 8.4已发布，支持x86_64和ARM64架构，完善适配Intel、飞腾、海光、兆芯、鲲鹏芯片，并提供全栈国密支持。
欢迎下载：https://openanolis.cn/download
加入我们，一起打造面向未来的开源操作系统！
