你不知道的 HTTPS 压测

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。

设置 SSL 协议版本

这里列出一些常用浏览器对 SSL 版本的支持情况供您参考：

可以看出，主流浏览器在 2018~2020 年前后都支持了 TLSv1.3。因此，如果您的压测场景模拟的客户端较新，建议您选择 TLSv1.3 作为 SSL 版本；相反，如果您的压测场景需要模拟旧版本的浏览器客户端，建议您选择 TLSv1.2 作为 SSL 版本。

如何录制 HTTPS 流量

各压测工具都提供了基于代理的流量录制工具，方便录制下客户端的流量，并快速构建压测脚本。对于 HTTPS 协议的录制，除了配置代理，还需要信任证书，操作比较复杂。

PTS 提供了免配置证书的录制方案：浏览器插件，支持快速录制 HTTPS 流量，解密并转换为 PTS 压测场景，同时支持导出为 JMeter 脚本，欢迎下载 [4 ] 使用，详细操作可参考文档 [5 ] 。

同时针对移动流量录制，PTS 提供了云真机和本地设备 2 种方案。其中云真机已预置 PTS 代理配置，支持在浏览器操作手机，录制流量，无需配置代理和证书，详细操作可参考文档 [6 ] 。

总结

综上，本文主要阐述了：

• 什么是 HTTPS
• HTTPS 压测中的注意点
• 如何用 PTS 做 HTTPS 压测

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参考文档

[1] JMeter（官方文档）：

https://jmeter.apache.org/usermanual/component_reference.html?spm=a2c6h.12873639.article-detail.4.6d4a7ca0EKzFeR#HTTP_Request

[2] Gatling（官方文档）：

https://gatling.io/docs/gatling/reference/current/http/ssl/

[3] K6：

https://k6.io/docs/using-k6/options/#tls-version

[4] 下载（PTS HTTPS录制器插件）：

https://chrome.google.com/webstore/detail/alibaba-cloud-pts%E5%BD%95%E5%88%B6%E5%99%A8/noonnhdncblnaknhoebaglpcihelliff

[5] 文档（PTS 录制器使用文档—Chrome 浏览器场景）：

https://help.aliyun.com/document_detail/187749.html

[6] 文档（PTS 录制器使用文档—Android 手机端场景）：

https://help.aliyun.com/document_detail/72519.html

[7] PTS HTTPS设置文档：

https://help.aliyun.com/document_detail/143194.html

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