发表于 2020-03-14 22:27 | 更新于 2021-04-29 17:15
RFC5246中说:
Note: To help avoid pipeline stalls, ChangeCipherSpec is an independent TLS Protocol content type, and is not actually a TLS handshake message.
为了避免pipeline stall，ChangeCipherSpec是个单独的协议类型，不属于握手协议。这里什么是pipeline stall？
1. pipeline stall
通俗点的理解是，在CPU流水线设计中，有些指令必须在某些指令之后执行，中间需要停顿一下，等待前一个指令执行完，才能开始后一个指令；或者逻辑分支时，需要控制程序指令转移，导致流水线停顿。如果这样的stall过多，就会影响的性能。可以采取一些办法减少或避免停顿。
2. TLS1.2及之前的ChangeCipherSpec
为什么ChangeCipherSpec需要是单独的类型呢？如果是握手协议类型，TLS协议规定相同协议类型的数据可以集中到一个record中发送，也就是说，一个record中可以同时存放ClientKeyExchange,ChangeCipherSpec,Finished这三个消息，其中ClientKeyExchange,ChangeCipherSpec这两个是不加密的，Finished是需要加密的。但TLS的加密是以record为单位的，一个record只能加密或不加密，不能其中一部分数据加密，另一部分不加密。所以在实现的时候，必须将Finished放入一个单独的record中，另外，在ChangeCipherSpec和Finished之间，也需要将连接状态从明文状态转换到加密状态，就需要停顿一下。
但是，并不一定每个实现都能很好的遵循”将Finished放入单独的record中发送”这个约定，这样就在协议设计的时候添加了这样的冗余，相当于使用ChangeCipherSpec将ClientKeyExchange和Finished强制分配到两个record中。
3. TLS1.3的ChangeCipherSpec
TLS1.3中并不需要该消息，因为协议本身保证了在状态转换前发送的消息都是确定的，比如握手消息在ClientHello, ServerHello之后都是加密的，应用消息在发送完Finished之后也都是加密的，而且TLS1.3的秘钥推导跟之前版本的也都不一样，不需要CCS这样的冗余设计。但为了兼容性，还是保留了一些。
4. 总结
ChangeCipherSpec是TLS1.2及之前的协议设计的冗余消息，目的是从协议上避免实现时的流水线停顿问题。
参考
- pipeling stall
- CCS pipeling stall
- OpenSSL再曝CCS注入漏洞
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