Nginx优化之-ALPN

李俊鹏

发布于 2022-09-21 11:09:54

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发布于 2022-09-21 11:09:54

文章被收录于专栏：运维研习社

Nginx主线新版本在11月2号又更新了，看了下这次的更新日志

其中第一个Change是，http2中，移除了NPN，目前HTTP/2只支持ALPN了，我们今天来说下什么是NPN与ALPN？移除对我们有什么影响？

NPN与ALPN

自从HTTP从1.1升级到了2，一切都变得不同了。虽然HTTP2没有强制说必须使用加密协议进行传输，但是业界的标准包括各大流行的浏览器都只支持HTTPS情况下的HTTP2协议

那么浏览器在访问 HTTPS 网站时，如何得知服务端是否支持 HTTP/2？答案是借助 HTTP/2 的协议协商机制：在 HTTP/2 Over HTTP 中，可以使用 HTTP 的 Upgrade 机制进行协商；而对于 HTTP/2 Over TLS，可以使用 TLS 的 NPN 或 ALPN 扩展来完成协商

NPN（Next Protocol Negotiation，下一代协议协商），是一个 TLS 扩展，由 Google 在开发 SPDY 协议时提出。随着 SPDY 被 HTTP/2 取代，NPN 也被修订为 ALPN（Application Layer Protocol Negotiation，应用层协议协商）。二者目标一致，但实现细节不一样，相互不兼容。以下是它们主要差别：

NPN 是服务端发送所支持的 HTTP 协议列表，由客户端选择；而 ALPN 是客户端发送所支持的 HTTP 协议列表，由服务端选择
NPN 的协商结果是在 Change Cipher Spec 之后加密发送给服务端；而 ALPN 的协商结果是通过 Server Hello 明文发给客户端

相较于NPN来说，ALPN在client hello消息中已经列出了客户端支持的应用层协议，服务器端只需要从中选择出它支持的协议即可。比NPN少了一个交互的步骤，所以ALPN是推荐的协议

所以，使用ALPN相对于NPN来说，在SSL/TLS交互握手的过程中，减少了一个TTL来回，性能相对有一定的提升

ALPN如何交互？

在了解NPN和ALPN协商的相关知识前，最好先去看一下之前写的一篇HTTPS完整的交互过程，这里就不多赘述

首先客户端发送"Client Hello"消息：

    Handshake Type: Client Hello (1)
    Length: 141
    Version: TLS 1.2 (0x0303)
    Random: dd67b5943e5efd0740519f38071008b59efbd68ab3114587...
    Session ID Length: 0
    Cipher Suites Length: 10
    Cipher Suites (5 suites)
    Compression Methods Length: 1
    Compression Methods (1 method)
    Extensions Length: 90
    [other extensions omitted]
    Extension: application_layer_protocol_negotiation (len=14)
        Type: application_layer_protocol_negotiation (16)
        Length: 14
        ALPN Extension Length: 12
        ALPN Protocol
            ALPN string length: 2
            ALPN Next Protocol: h2
            ALPN string length: 8
            ALPN Next Protocol: http/1.1

可以看到在client hello消息中的Extension字段中，使用了ALPN，并且列出了可以选择使用的两种ALPN Protocol：h2和http/1.1

对应的“server hello” 消息会选择出具体使用的ALPN protocol如下：

    Handshake Type: Server Hello (2)
    Length: 94
    Version: TLS 1.2 (0x0303)
    Random: 44e447964d7e8a7d3b404c4748423f02345241dcc9c7e332...
    Session ID Length: 32
    Session ID: 7667476d1d698d0a90caa1d9a449be814b89a0b52f470e2d...
    Cipher Suite: TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256 (0xc02f)
    Compression Method: null (0)
    Extensions Length: 22
    [other extensions omitted]
    Extension: application_layer_protocol_negotiation (len=5)
        Type: application_layer_protocol_negotiation (16)
        Length: 5
        ALPN Extension Length: 3
        ALPN Protocol
            ALPN string length: 2
            ALPN Next Protocol: h2

如上所示，服务器端选择了h2，最终当客户端和服务器端TLS握手结束之后，会选择使用HTTP2作为后续的应用层数据协议