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主页 / server / 问题 / 1170054
Accepted
divB
divB
Asked: 2025-01-13 15:01:09 +0800 CST2025-01-13 15:01:09 +0800 CST 2025-01-13 15:01:09 +0800 CST

为什么 SSL 握手会由于 MTU 较小而失败?

  • 772

我与服务器 (owner-api.teslamotors.com) 建立了 SSL 连接,该连接通过 wget、curl 或 openssl s_client 挂起。我展示的是 curl 版本,因为它提供了最多的调试消息:

# curl -iv https://owner-api.teslamotors.com 
*   Trying 18.203.70.200:443...
* Connected to owner-api.teslamotors.com (18.203.70.200) port 443 (#0)
* ALPN: offers h2,http/1.1
* TLSv1.3 (OUT), TLS handshake, Client hello (1):
*  CAfile: /etc/ssl/certs/ca-certificates.crt
*  CApath: /etc/ssl/certs

ClientHello 之后它就挂起了。TCP 连接已成功建立(也已通过 telnet/nc 确认)。其他网络连接(包括我尝试过的任何 SSL 连接)都可以正常工作。除了owner-api.teslamotors.com:443。

我发现这个帖子谈论的是 MTU,听起来有些牵强。但我减少了服务器 MTU,它就起作用了!它适用于任何 <= 1420 的 MTU。

服务器使用以太网 (MTU 1500) 连接到 Mikrotik 路由器,然后从那里通过 WireGuard 隧道 (MTU 1420)。我知道这可能不是最佳选择,因为来自服务器 >1420 的任何 IP 数据包都需要分段。但是,这与任何 L4 协议无关。TCP 上的 SSL 不应该关心分段和 MTU。然而,这个主机关心。

我在 Mikrotik 盒子上运行了数据包捕获,流量没有列出任何异常:

图像

典型的 TCP 握手是第 1-3 次,然后是 ClientHello(第 4-5 次)和 ServerHello(第 6-7 次)。没有数据包大小接近 MTU,也没有其他 ICMP 消息表明存在碎片等问题。

根据评论,以下是 tracepath 输出:

# tracepath owner-api.teslamotors.com
 1?: [LOCALHOST]                      pmtu 1500
 1:  XX.XX.56.210                                          0.410ms 
 1:  XX.XX.56.210                                          0.198ms 
 2:  XX.XX.56.210                                          0.138ms pmtu 1420
 2:  XX.XX.56.185                                        151.394ms 
 3:  no reply
 4:  100.100.200.1                                       157.220ms 
 5:  10.75.0.193                                         154.068ms 
 6:  10.75.2.53                                          161.950ms asymm  7 
 7:  decix1.amazon.com                                   152.107ms asymm  8 
 8:  decix2.amazon.com                                   153.068ms 
 9:  no reply
 [...]

我真的不知道这里到底发生了什么。

为什么这个 SSL 连接失败?

networking
  • 2 2 个回答
  • 702 Views

2 个回答

  • Voted
  1. Best Answer
    grawity
    2025-01-14T04:01:31+08:002025-01-14T04:01:31+08:00

    我知道这可能不是最佳选择,因为来自服务器 >1420 的任何 IP 数据包都需要分段。

    问题的核心是服务器不知道这样的数据包需要分片。

    典型的 TCP 握手次数为 1-3,然后是 ClientHello(次数为 4-5)和 ServerHello(次数为 6-7)。没有数据包大小接近 MTU,也没有其他 ICMP 消息表明存在碎片等问题。

    有一些大数据包(例如Certificate来自服务器4的 TLS 消息),但您的捕获看不到它们,因为它们大于您的 MTU,所以它们永远不会到达您的终端。这实际上是问题所在;如果这些数据包到达您的网络接口(这样它们在数据包捕获中可见),那么连接就不会挂起。

    捕获需要在隧道的“上游”端进行,具体来说,是在“低 MTU”接口前一步的入口接口上进行。因此,如果路径是“互联网 → 服务器 eth0 ⇒ 服务器 wg0 → 客户端 wg-foo ⇒ 客户端 ether1”,那么大数据包将在“服务器 eth0”上可见,但无法放入“服务器 wg0”中。因此,在 wg0 上捕获不会给您带来任何结果,但在 eth0 上捕获可能会显示一系列:

    you --> VPS --> API   TCP SYN
        <--     <--       TCP ACK
        -->     -->       small packet
        <--     <--       small packet
               X<--       big packet
                -->       ICMP frag needed
               X<--       big packet
                -->       ICMP frag needed
               X<--       big packet
                -->       ICMP frag needed
                ...
    

    (请注意,硬件接收卸载可能会产生令人困惑的结果,因为您的以太网网卡可能会将各段合并为一个超级数据包,例如在终端主机本身上捕获时。如果您看到大小超过 2kB 的数据包,则可能需要ethtool -K eth0 gso off gro off在捕获期间这样做。)

    如果我减少客户端的 MTU 会有什么帮助?

    在 TCP 握手期间,客户端(实际上是两个对等体)声明其可以接收的 TCP MSS(最大 TCP 段大小)。由于客户端通常拥有无限内存1并且不限于小段,因此它实际上提供最大的 MSS,该 MSS 是它计算出的对于其已知的 MTU 而言最佳的 MSS,以避免需要进行 IP 级分段。

    例如,如果您的以太网接口的 MTU 为 1500,那么您的操作系统可能会提供 1460 的 MSS,它恰好适合 IP 有效负载(假设 IPv4 开销为 20,TCP 开销再次为 20,这是最简单的情况)。

    因此,降低客户端网络接口的 MTU 将导致它预先声明一个较小的可接受的 TCP 段大小,这会导致服务器始终发送较小的 IP 数据包(即保持在需要分段的限制以下),就像你减少了服务器的 MTU 一样。

    同时,使用默认的 1500 MTU,服务器将以大型 IP 数据包的形式发送大型段,直到它从您的 ISP 网关(具有低 MTU 链接并且无法将这些数据包转发给您的网关)收到 ICMP“需要分段”;然后服务器将记录到您的新 PMTU 并开始在 IP 级别发送分段的段。5

    但是,如果任何防火墙阻止3 ICMP 错误到达服务器,这种情况就不会发生,服务器将永远尝试在同一个大型 IP 数据包中发送该 TCP 段。(或者,如果服务器位于某种类型的防火墙后面,该防火墙会重新组装和重新分段通过它的所有 IP 数据包,那么它可能正确地分段了数据包,但防火墙可能会撤消其所有工作。)

    网关(例如带有 nftables/iptables 的 Linux)通常具有修补通过它们的 TCP 握手的通告 MSS 的功能,以适合网关知道的 MTU ,例如当客户端位于 1500 字节 MTU 以太网上但网关即将通过 1420 字节 MTU PPPoE 隧道转发数据包时:

    • tcp 标志 syn tcp 选项 maxseg 大小设置 rt mtu
    • /ip/firewall/mangle/add chain=forward out-interface=wg-foo-bar \
      协议=tcp tcp-flags=syn 动作=change-mss new-mss=clamp-to-pmtu \
      passthrough=yes

    但是,这与任何 L4 协议无关。TCP 上的 SSL 不应该关心碎片和 MTU。

    如果我的理解正确,TCP 必须关心 MTU,因为依赖 IP 碎片会降低 TCP 重传的效率——即使只有一个碎片“丢失”,那么整个 IP 数据包就会“丢失”,并且不会有任何碎片被传送到上层协议。

    例如,如果 TCP 发送了一个 64k 的段,该段被分割成 45 个 IP 数据报,并且其中一个丢失,那么在 ICMP“重组时间已超出”之后,所有 IP 数据报都需要重新传输。(这是假设分段完全有效,但正如您所见,有时它不起作用。3)

    而将相同的 64k 数据分成适合 IP MTU 的 TCP 段后,其他 44 个 IP 数据包仍将传送到接收方的 TCP 层并进行 SACK,只有丢失的数据包才需要重新传输(我认为这甚至可能在服务器收到指示漏洞的 SACK 后立即发生,而不是长时间的重组超时)。


    4使用 TLSv1.2 时,“证书”消息可以清晰显示,但使用 TLSv1.3 时会加密,因此捕获时只会将其视为“应用程序数据”。

    1大多数开发人员都是这么认为的。

    2例如 Untangle 的默认“brouting”模式。

    3也称为“PMTUD 黑洞”。请参阅 Cloudflare 博客文章 #1、#2和#3,了解一种情况,这种情况发生的原因并非系统管理员全面阻止 ICMP。

    5我实际上不知道它是否在 IP 级别对相同的段进行分段,或者它是否也降低了该连接的 TCP MSS。实际上可能是后者。

    • 11
  2. Ángel
    2025-01-14T10:48:55+08:002025-01-14T10:48:55+08:00

    正如另一个答案所解释的那样,它挂起的原因是因为服务器回复大于 MTU并且ICMP 错误没有到达服务器。

    之所以只发生在这个服务器上,是因为它是目前唯一一个发送这么大回复的服务器。

    如果我卷曲https://owner-api.teslamotors.com

    5   0.013509631 203.0.113.16    18.203.70.200   TCP 66  51606 → 443 [SYN] Seq=0 Win=29200 Len=0 MSS=1460 SACK_PERM=1 WS=64
    6   0.057231368 18.203.70.200   203.0.113.16    TCP 66  443 → 51606 [SYN, ACK] Seq=0 Ack=1 Win=62377 Len=0 MSS=1452 SACK_PERM=1 WS=128
    7   0.057355952 203.0.113.16    18.203.70.200   TCP 54  51606 → 443 [ACK] Seq=1 Ack=1 Win=29248 Len=0
    8   0.061562746 203.0.113.16    18.203.70.200   TLSv1.3 571 Client Hello
    8   0.061562746 203.0.113.16    18.203.70.200   TLSv1.3 571 Client Hello
    10  0.104836276 18.203.70.200   203.0.113.16    TLSv1.3 2958    Server Hello, Change Cipher Spec
    11  0.104880551 203.0.113.16    18.203.70.200   TCP 54  51606 → 443 [ACK] Seq=518 Ack=2905 Win=35008 Len=0
    12  0.104902237 18.203.70.200   203.0.113.16    TLSv1.3 658 Application Data
    13  0.104925162 203.0.113.16    18.203.70.200   TCP 54  51606 → 443 [ACK] Seq=518 Ack=3509 Win=37952 Len=0
    14  0.109083037 203.0.113.16    18.203.70.200   TLSv1.3 134 Change Cipher Spec, Application Data
    15  0.109646827 203.0.113.16    18.203.70.200   TLSv1.3 100 Application Data
    16  0.109700685 203.0.113.16    18.203.70.200   TLSv1.3 103 Application Data
    17  0.109744382 203.0.113.16    18.203.70.200   TLSv1.3 89  Application Data
    18  0.109882096 203.0.113.16    18.203.70.200   TLSv1.3 123 Application Data
    19  0.151425699 18.203.70.200   203.0.113.16    TCP 54  443 → 51606 [ACK] Seq=3509 Ack=797 Win=61568 Len=0
    20  0.151491050 18.203.70.200   203.0.113.16    TLSv1.3 613 Application Data, Application Data
    21  0.152190497 203.0.113.16    18.203.70.200   TLSv1.3 85  Application Data
    22  0.155358549 18.203.70.200   203.0.113.16    TLSv1.3 326 Application Data
    23  0.156319475 203.0.113.16    18.203.70.200   TLSv1.3 78  Application Data
    24  0.156460139 203.0.113.16    18.203.70.200   TCP 54  51606 → 443 [FIN, ACK] Seq=852 Ack=4340 Win=43776 Len=0
    25  0.198861820 18.203.70.200   203.0.113.16    TCP 54  443 → 51606 [ACK] Seq=4340 Ack=853 Win=61568 Len=0
    26  0.198951063 18.203.70.200   203.0.113.16    TLSv1.3 78  Application Data
    27  0.199003446 203.0.113.16    18.203.70.200   TCP 54  51606 → 443 [RST] Seq=853 Win=0 Len=0
    28  0.199020077 18.203.70.200   203.0.113.16    TCP 54  443 → 51606 [FIN, ACK] Seq=4364 Ack=853 Win=61568 Len=0
    29  0.199036406 203.0.113.16    18.203.70.200   TCP 54  51606 → 443 [RST] Seq=853 Win=0 Len=0
    

    18.203.70.200 是它将owner-api.teslamotors.com解析到的IP地址(经过三个CNAME之后,最终到达AWS主机,您可能会收到一个不同的主机),203.0.113.16作为客户端。

    请注意,Server Hello 是一个 2958 字节的 TCP 数据包。这显然不符合 MTU 的规定。

    wireshark 在其中识别出一个TLSv1.3 Record Layer: Handshake Protocol: Server Hello122 字节的文件,后面跟着一个TLSv1.3 Record Layer: Change Cipher Spec Protocol: Change Cipher Spec6 字节的文件,但这并不能真正识别出发生了什么。

    设置后--tls-max 1.2我们得到更易读的数据:

    4476    1113.693922228  54.228.206.56   203.0.113.16    TLSv1.2 2958    Server Hello
    4477    1113.693963780  203.0.113.16    54.228.206.56   TCP 54  50456 → 443 [ACK] Seq=241 Ack=2905 Win=35008 Len=0
    4478    1113.693984193  54.228.206.56   203.0.113.16    TLSv1.2 591 Certificate, Server Key Exchange, Server Hello Done
    4479    1113.694006327  203.0.113.16    54.228.206.56   TCP 54  50456 → 443 [ACK] Seq=241 Ack=3442 Win=37952 Len=0
    4480    1113.697364110  203.0.113.16    54.228.206.56   TLSv1.2 147 Client Key Exchange, Change Cipher Spec, Encrypted Handshake Message
    4481    1113.739730405  54.228.206.56   203.0.113.16    TLSv1.2 105 Change Cipher Spec, Encrypted Handshake Message
    

    我们仍然得到 2958 字节的 Server hello,但现在它没有加密,所以我们可以“读取”它包含一个证书:

    0090   00 0b 00 02 01 00 00 10 00 05 00 03 02 68 32 16   .............h2.
    00a0   03 03 0b c9 0b 00 0b c5 00 0b c2 00 06 f0 30 82   ...É...Å..Â..ð0.
    00b0   06 ec 30 82 05 d4 a0 03 02 01 02 02 10 01 77 15   .ì0..Ô .......w.
    00c0   34 88 b2 7b 89 2b 6b df 4c 9e 8c 17 e1 30 0d 06   4.²{.+kßL...á0..
    00d0   09 2a 86 48 86 f7 0d 01 01 0b 05 00 30 59 31 0b   .*.H.÷......0Y1.
    00e0   30 09 06 03 55 04 06 13 02 55 53 31 15 30 13 06   0...U....US1.0..
    00f0   03 55 04 0a 13 0c 44 69 67 69 43 65 72 74 20 49   .U....DigiCert I
    0100   6e 63 31 33 30 31 06 03 55 04 03 13 2a 44 69 67   nc1301..U...*Dig
    0110   69 43 65 72 74 20 47 6c 6f 62 61 6c 20 47 32 20   iCert Global G2 
    0120   54 4c 53 20 52 53 41 20 53 48 41 32 35 36 20 32   TLS RSA SHA256 2
    0130   30 32 30 20 43 41 31 30 1e 17 0d 32 34 30 35 30   020 CA10...24050
    0140   31 30 30 30 30 30 30 5a 17 0d 32 35 30 35 31 35   1000000Z..250515
    0150   32 33 35 39 35 39 5a 30 70 31 0b 30 09 06 03 55   235959Z0p1.0...U
    0160   04 06 13 02 55 53 31 13 30 11 06 03 55 04 08 13   ....US1.0...U...
    0170   0a 43 61 6c 69 66 6f 72 6e 69 61 31 12 30 10 06   .California1.0..
    0180   03 55 04 07 13 09 50 61 6c 6f 20 41 6c 74 6f 31   .U....Palo Alto1
    0190   14 30 12 06 03 55 04 0a 13 0b 54 65 73 6c 61 2c   .0...U....Tesla,
    01a0   20 49 6e 63 2e 31 22 30 20 06 03 55 04 03 13 19    Inc.1"0 ..U....
    01b0   6f 77 6e 65 72 2d 61 70 69 2e 74 65 73 6c 61 6d   owner-api.teslam
    01c0   6f 74 6f 72 73 2e 63 6f 6d 30 82 01 22 30 0d 06   otors.com0.."0..
    01d0   09 2a 86 48 86 f7 0d 01 01 01 05 00 03 82 01 0f   .*.H.÷..........
    01e0   00 30 82 01 0a 02 82 01 01 00 d6 40 ae 5a 1b e5   .0........Ö@®Z.å
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    09c0   1f 1f b9 7f 09 98 e8 3d fa 83 7f 47 69 a1 02 03   ..¹...è=ú..Gi¡..
    09d0   01 00 01 a3 82 01 82 30 82 01 7e 30 12 06 03 55   ...£...0..~0...U
    09e0   1d 13 01 01 ff 04 08 30 06 01 01 ff 02 01 00 30   ....ÿ..0...ÿ...0
    09f0   1d 06 03 55 1d 0e 04 16 04 14 74 85 80 c0 66 c7   ...U......t..ÀfÇ
    0a00   df 37 de cf bd 29 37 aa 03 1d be ed cd 17 30 1f   ß7ÞϽ)7ª..¾íÍ.0.
    0a10   06 03 55 1d 23 04 18 30 16 80 14 4e 22 54 20 18   ..U.#..0...N"T .
    0a20   95 e6 e3 6e e6 0f fa fa b9 12 ed 06 17 8f 39 30   .æãnæ.úú¹.í...90
    0a30   0e 06 03 55 1d 0f 01 01 ff 04 04 03 02 01 86 30   ...U....ÿ......0
    0a40   1d 06 03 55 1d 25 04 16 30 14 06 08 2b 06 01 05   ...U.%..0...+...
    0a50   05 07 03 01 06 08 2b 06 01 05 05 07 03 02 30 76   ......+.......0v
    0a60   06 08 2b 06 01 05 05 07 01 01 04 6a 30 68 30 24   ..+........j0h0$
    0a70   06 08 2b 06 01 05 05 07 30 01 86 18 68 74 74 70   ..+.....0...http
    0a80   3a 2f 2f 6f 63 73 70 2e 64 69 67 69 63 65 72 74   ://ocsp.digicert
    0a90   2e 63 6f 6d 30 40 06 08 2b 06 01 05 05 07 30 02   .com0@..+.....0.
    0aa0   86 34 68 74 74 70 3a 2f 2f 63 61 63 65 72 74 73   .4http://cacerts
    0ab0   2e 64 69 67 69 63 65 72 74 2e 63 6f 6d 2f 44 69   .digicert.com/Di
    0ac0   67 69 43 65 72 74 47 6c 6f 62 61 6c 52 6f 6f 74   giCertGlobalRoot
    0ad0   47 32 2e 63 72 74 30 42 06 03 55 1d 1f 04 3b 30   G2.crt0B..U...;0
    0ae0   39 30 37 a0 35 a0 33 86 31 68 74 74 70 3a 2f 2f   907 5 3.1http://
    0af0   63 72 6c 33 2e 64 69 67 69 63 65 72 74 2e 63 6f   crl3.digicert.co
    0b00   6d 2f 44 69 67 69 43 65 72 74 47 6c 6f 62 61 6c   m/DigiCertGlobal
    0b10   52 6f 6f 74 47 32 2e 63 72 6c 30 3d 06 03 55 1d   RootG2.crl0=..U.
    0b20   20 04 36 30 34 30 0b 06 09 60 86 48 01 86 fd 6c    .6040...`.H..ýl
    0b30   02 01 30 07 06 05 67 81 0c 01 01 30 08 06 06 67   ..0...g....0...g
    0b40   81 0c 01 02 01 30 08 06 06 67 81 0c 01 02 02 30   .....0...g.....0
    0b50   08 06 06 67 81 0c 01 02 03 30 0d 06 09 2a 86 48   ...g.....0...*.H
    0b60   86 f7 0d 01 01 0b 05 00 03 82 01 01 00 90 f1 70   .÷............ñp
    0b70   cb 28 97 69 97 7c 74 fd c0 fa 26 7b 53 ab ad cd   Ë(.i.|týÀú&{S«.Í
    0b80   65 fd ba 9c 06 9c 8a d7 5a 43 87 ed 4d 4c         eýº....×ZC.íML
    

    编号为 4478 的数据包实际上是由两个数据包构成的,从前一个数据包开始:

    [2 Reassembled TCP Segments (3022 bytes): #4476(2799), #4478(223)]
        [Frame: 4476, payload: 0-2798 (2799 bytes)]
        [Frame: 4478, payload: 2799-3021 (223 bytes)]
        [Segment count: 2]
        [Reassembled TCP length: 3022]
    

    其内容如下:

    Secure Sockets Layer
        TLSv1.2 Record Layer: Handshake Protocol: Certificate
            Content Type: Handshake (22)
            Version: TLS 1.2 (0x0303)
            Length: 3017
            Handshake Protocol: Certificate
                Handshake Type: Certificate (11)
                Length: 3013
                Certificates Length: 3010
                Certificates (3010 bytes)
    Secure Sockets Layer
        TLSv1.2 Record Layer: Handshake Protocol: Server Key Exchange
            Content Type: Handshake (22)
            Version: TLS 1.2 (0x0303)
            Length: 300
            Handshake Protocol: Server Key Exchange
                Handshake Type: Server Key Exchange (12)
                Length: 296
                EC Diffie-Hellman Server Params
    

    后面跟着一个TLSv1.2 Record Layer: Handshake Protocol: Server Hello Done只有 9 个字节的 a。

    因此,它仅在这台服务器上失败的原因是它尝试发送一个接近 3000 字节的 TCP 数据包(嵌入 3010 字节的证书),而这在您尝试过的其他站点上不会发生(不过,还会有更多失败。不要丢弃这些 ICMP 错误,并使用匹配的 MTU(如果可能)。

    • 3

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