国密SSL协议之性能测试
1 背景
国密SSL在实际上线和使用过程当中，性能就是一个必须面对的问题。 国密SSL和标准SSL相比，算一个新生事物，没有完善齐备的性能测试工具。 本文针对国密SSL性能测试，描述了相关指标，并提供一些基本的方法和工具， 也作了nginx/tomcat/硬件网关的测试对比。
2 国密SSL性能指标
国密SSL性能指标主要有三个：新建速率（CPS，Connection per second）、加密吞吐(Throughput)、最大并发链接(Max Persistent Connections)nginx
其中CPS和吞吐与性能强相关，最大并发链接和内存大小强相关。算法
2.1 新建速率CPS
CPS衡量的是国密SSL创建的快慢（主要涉及非对称密码处理），新建指的是如下步骤的总和：tomcat
1） 客户端与服务器/网关创建TCP；服务器
2） 客户端与服务器/网关创建国密SSL（不使用会话重用）；网络
3） 客户端从服务器/网关下载一个小页面（不使用HTTP的Keep-Alive），页面大小为64字节或者1K字节；并发
4） 客户端与服务器/网关关闭国密SSL；jsp
5） 客户端与服务器/网关关闭TCP；工具
2.2 加密吞吐
加密吞吐衡量的是国密SSL对数据加解密的快慢（主要涉及对称密码处理），一般测试下载一个较大的页面，好比下载1M字节页面。性能
2.3 最大并发链接
最大并发链接主要看国密SSL服务器/网关可以同时保持多个在线链接，一般能够创建好链接，下载一个小页面，而后作Keep-Alive保持，不断新增长链接，直到增长会出错。测试
3 国密SSL性能分析
国密SSL，以算法SM2_SM4_SM3为例，主要涉及SM二、SM三、SM4的密码处理。其中新建速率与SM2性能强相关，加密吞吐则与SM3/SM4性能强相关。
另外SM2算法有其自身特色。基本上签名的速度>验签的速度，同时SM2加密速度<SM2解密速度；这个特色正好和RSA反过来，RSA是签名速度远小于验签速度，同时RSA公钥加密的速度远远大于私钥解密的速度。
结合到国密SSL协议，则一般出现一个现象：
1） 单向国密SSL使用SM2算法，客户端比服务器端更消耗性能，由于客户端是SM2加密；
2） 单向标准SSL使用RSA算法，服务器端比客户端更消耗性能，由于客户端是RSA加密；
4 国密SSL性能测试方法
4.1 拓扑
图1 测试拓扑
4.2 硬件测试仪
标准SSL硬件测试仪主要有思博伦的avalanche等，目前不清楚是否支持国密SSL协议，或者支持国密SSL插件。国内硬件测试仪状况不详。
4.3 LoadRunner
LoadRunner是软件测试性能的方法之一。好消息是LoadRunner支持第三方插件，经过第三方插件就可以支持国密SSL协议。
4.4 gmab
Apache ab也能够支持标准SSL协议性能测试，但不支持国密。但ab是有源码的，能够自行增长国密SSL协议支持。
www.gmssl.cn提供一个国密ab的实现，软件名称叫gmab。下载参见：
https://www.gmssl.cn/gmssl/in...
4.5 gmkb
前面分析到，对于国密SSL而言，客户端的性能消耗要大于服务器/网关端的性能消耗，所以使用LoadRunner和gmab的话，须要多台高性能客户端压力机。
www.gmssl.cn提供一个国密SSL性能测试的“黑”科技软件gmkb，可以经过一个客户端压力机就能够简单评估出服务器/网关的国密SSL的CPS性能。下载参见：
https://www.gmssl.cn/gmssl/in...
4.6 gmcb
www.gmssl.cn提供一个国密SSL性能测试加密吞吐的软件gmcb，可以经过一个或者多个客户端压力机测试出服务器/网关的国密SSL的加密吞吐性能。下载参见：
https://www.gmssl.cn/gmssl/in...
5 国密SSL性能测试结果
5.1 Web服务器
经过gmab和gmcb,咱们简单测试了www.gmssl.cn的nginx国密SSL性能和tomcat的国密SSL性能。测试的单向国密SSL的性能，服务器为CentoOS7，CPU为Intel(R) Core(TM) i9-9900K CPU @ 3.60GHz，内存为16G，网卡为intel万兆电口。
Nginx国密版本1.8.0，安装下载参见https://www.gmssl.cn/gmssl/in...
国密Nginx性能以下：
新建：3600
吞吐：693MBps
并发：50w
Tomcat国密版本9.0.37，安装下载参见https://www.gmssl.cn/gmssl/in...
国密Tomcat性能以下：
新建：720
吞吐：240MBps（字节/秒）
并发：8192（内存实际用的不多，tomcat报错，没有继续深刻）
5.2 硬件网关
做为对比，咱们拿到了北京云钥网络科技有限公司（www.keyaas.com）的硬件国密网关KSG2500的性能数据，KSG2500性能给人印象深入，毕竟是一款高端专业硬件网关。KGS2500性能：
新建：5w
吞吐：2GBps（字节/秒）
并发：300w
6 国密SSL性能测试小结
本文涉及了国密SSL性能的方方面面，而且给出了www.gmssl.cn的国密nginx和国密tomcat的实测性能数据，也对比了硬件网关KSG2500的性能数据。