HTTPS握手攻击是什么？加密流量DDoS防护实战

加密流量不等于安全流量，DDoS 攻击者同样会盯着 TLS 握手打。本文用 9 个问答讲清 HTTPS 握手攻击的原理、怎么区分「握手耗尽」与「连接耗尽」、Nginx 与证书侧的加固配置，以及用 CDN 终结 TLS 的实战方案。

Q：什么是 HTTPS 握手攻击？它和普通 DDoS 有什么不同？

TLS 握手是客户端与服务器建立加密连接的协商过程，其中包含非对称加密运算（RSA 私钥运算、DH 密钥交换），这是服务器 CPU 上最昂贵的操作之一。
握手攻击就是让服务器把 CPU 全花在握手计算上：大量建立连接但不完成握手，或在单条连接里反复发起完整握手。
与流量型 DDoS 最大的不同在于——攻击流量可能很小，带宽曲线几乎看不出异常，但 CPU 被打满、正常用户连握手都完不成。

Q：握手攻击到底在消耗服务器的什么资源？

CPU：非对称加密运算，单次握手往往比一次普通请求贵几十倍。
连接与内存：半截连接长期挂起会占用连接槽与缓冲区。
证书链与状态校验：未开启 OCSP Stapling 时，服务器可能要去外部查询证书状态，额外增加延迟与失败点。
这就是为什么「加了带宽、换了更大的服务器还是被打挂」——瓶颈从来不是带宽，而是每秒能完成多少次握手。
需要与另一类攻击区分：连接耗尽型攻击打的是连接表（TCP 半连接与 conntrack），连接数会异常膨胀；握手攻击耗的是 CPU，连接数可能并不高。

Q：怎么判断网站卡在握手层，而不是后端？

# 1) 单次握手耗时（多次取样看波动）
for i in 1 2 3 4 5; do
  curl -o /dev/null -s -w "handshake: %{time_appconnect}s total: %{time_total}s\n" https://www.example.com/
done

# 2) Nginx 访问日志里的 SSL 类错误码，495/496/400 大量出现是典型信号
grep -E ' (400|495|496|497) ' /var/log/nginx/access.log | wc -l
tail -f /var/log/nginx/error.log | grep -i ssl

# 3) 连接状态与 443 并发总览
ss -s
ss -ant state established '( sport = :443 )' | wc -l

判据：握手耗时明显拉长、SSL 错误码激增、nginx worker CPU 高但后端应用进程 CPU 不高，基本可以确认压力卡在 TLS 层。
反过来，如果握手正常而后端 CPU 高，那是应用层 CC，不属于握手攻击。

Q：Nginx 有哪些配置能降低握手成本、限制握手滥用？

# 开启会话复用，让老客户端不必每次都做完整握手
ssl_session_cache   shared:SSL:50m;   # 1MB 约存 4000 个会话
ssl_session_timeout 1d;
ssl_session_tickets on;

# 握手超时收敛：不让半截连接长期挂着
ssl_handshake_timeout 10s;

# 优先启用 TLS 1.3（1-RTT、不支持重协商、默认前向保密）
ssl_protocols TLSv1.2 TLSv1.3;
ssl_prefer_server_ciphers on;
ssl_ciphers ECDHE-ECDSA-AES128-GCM-SHA256:ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256:ECDHE-ECDSA-AES256-GCM-SHA384:ECDHE-RSA-AES256-GCM-SHA384;

同时在 443 的 server 块里对并发与频率做限制，把单个来源卡住：

limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=tlsconn:10m;
limit_req_zone  $binary_remote_addr zone=tlsreq:10m rate=20r/s;

server {
    listen 443 ssl;
    limit_conn tlsconn 30;      # 单 IP 最多 30 个并发连接
    limit_req  zone=tlsreq burst=40 nodelay;
    limit_conn_status 429;
}

关键参数是 ssl_session_cache 与 ssl_handshake_timeout：前者把重复握手变成复用，后者把半截连接尽早清掉，两者配合能明显压低 CPU 峰值。
系统层可适当调大握手队列（net.core.somaxconn、net.ipv4.tcp_max_syn_backlog），但要清楚内核参数只能缓解排队，解决不了 CPU 被加密运算吃满的问题。

Q：证书类型也会影响握手开销吗？

会，而且差异不小。RSA 私钥运算比 ECDSA 重得多，同等硬件下 ECDSA 证书能承载的握手次数通常高出一个数量级。
证书链越长，客户端需要校验的中间证书越多，握手数据量与耗时都会增加，尽量把链裁到最短。
开启 OCSP Stapling，把证书状态响应缓存到服务器本地，省掉外部查询：

ssl_stapling        on;
ssl_stapling_verify on;
ssl_trusted_certificate /etc/nginx/ssl/chain.pem;
resolver 223.5.5.5 8.8.8.8 valid=300s;
resolver_timeout 5s;

# 检查证书类型与链长度
openssl s_client -connect www.example.com:443 -servername www.example.com /dev/null \
  | openssl x509 -noout -subject -issuer

Q：重协商（Renegotiation）是什么，怎么关掉？

重协商原本用于在已有连接里更换加密参数，但攻击者可以在单条连接里反复发起重协商，用极小的流量换来巨量 CPU 消耗——这就是经典的 SSL 重协商拒绝服务攻击。
处理方式很直接：停用不安全重协商，并优先使用 TLS 1.3（该版本本身不支持重协商）。

ssl_protocols TLSv1.2 TLSv1.3;
# OpenSSL 1.1.1+ 已默认禁用不安全重协商，无需额外开关
# 老发行版请确认安全重协商已生效：
openssl s_client -connect www.example.com:443 -servername www.example.com -reconnect /dev/null \
  | grep -i reneg

在 Nginx 中不要把 ssl_protocols 留着 TLSv1.0/TLSv1.1：它们不仅安全性差，握手效率也更低。

Q：TLS 1.3 和会话复用能解决多少问题？

能解决相当一部分，但不能全指望它。真实情况是：新客户端（无会话票据）每次都要做完整握手，攻击者正是靠不断伪装成「新客户端」来规避会话复用。
TLS 1.3 把完整握手从 2-RTT 降到 1-RTT，且默认使用 ECDHE，CPU 成本低于老版本；但它不会让握手变成零成本。
关于 0-RTT（ssl_early_data）：默认关闭更稳妥，它存在重放风险，下单、支付、提交这类非幂等请求绝对不要开。
结论：会话复用与 TLS 1.3 属于「降本」，不是「免疫」；真正扛住大流量握手攻击，最终还是要靠 CDN 分流。

Q：用 CDN 或高防终结 TLS 是不是最省事的做法？

是。让 CDN / 高防节点负责与客户端完成握手，把加密流量解密并清洗后再回源，源站只处理干净的请求，握手压力基本转移出去。
配合三件事效果最好：源站只放行 CDN 回源网段、回源启用长连接与会话复用、源站同样开启 TLS 1.3。

# 源站只允许 CDN 回源 IP 访问（网段为示例，请替换为实际回源段）
location / {
    allow 203.0.113.0/24;
    allow 198.51.100.0/24;
    deny  all;
    proxy_pass http://backend;
}

# 回源启用 keepalive，减少重复握手
upstream backend {
    server 127.0.0.1:8080;
    keepalive 64;
}
proxy_http_version 1.1;
proxy_set_header Connection "";

常见坑：只在前端开了 CDN，源站域名仍可被直接解析访问，攻击者绕过 CDN 直打源站，前面所有防护等于白做。源站要么只放行回源段，要么干脆只监听内网地址。

Q：还有什么补充建议？

别把加密当成防护：TLS 保护的是传输内容，不区分流量善恶，握手本身就可以被当成攻击面。
监控盯四个量：握手耗时、SSL 错误码数量、443 并发连接数、nginx worker CPU 占比。
优先做低成本改造：会话复用、TLS 1.3、ECDSA 证书、OCSP Stapling，四项都属于改配置就能生效的降本手段。
大流量攻击交给 CDN：单机再优化也扛不住分布式握手洪水，分层卸载才是正解。
一句话总结：握手攻击打的是 CPU 而不是带宽——会话复用把重复握手省掉、TLS 1.3 与 ECDSA 把单次成本压低、CDN 终结 TLS 把压力转移出去，三件事做完，源站才有资格谈「扛住」。