在 HTTP 中使用早期数据

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有关本文档的当前状态、任何勘误以及如何提供反馈的信息，可在 https://www.rfc-editor.org/info/rfc8470 获取。

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TLS 1.3 [TLS13] 引入了早期数据（也称为零往返时间 (0-RTT) 数据）的概念。如果客户端最近与同一服务器有过通信，早期数据允许客户端在连接的第一次往返中向服务器发送数据，而无需等待 TLS 握手完成。

当与 HTTP 一起使用时 [HTTP]， 早期数据允许客户端立即发送请求，从而避免 TLS 握手所需的一到两个往返延迟。这是一个显著的性能改进；但它也存在重大限制。

使用早期数据的主要风险是攻击者可能捕获并重放其中包含的请求。TLS [TLS13] 描述了可减少攻击者成功重放请求可能性的一些技术，但这些技术部署起来可能困难，且仍然存在成功攻击的可能性。

请注意，这不同于自动或用户发起的重试；重放是由攻击者在客户端不知情的情况下发起的。

为帮助在 HTTP 中减轻重放风险，本文档概述了服务器端用于控制这些风险的技术，并定义了客户端在发送早期数据时的要求。

本文档中的建议同样适用于在 HTTP over QUIC 中使用 0-RTT [HQ] 的情况。

概念上，早期数据与其他应用数据串联为单一流。这可能意味着请求完全包含在早期数据中，或只有请求的一部分属于早期数据。在像 HTTP/2 [RFC7540] 或 HTTP/QUIC [HQ] 这样的多路复用协议中，多个请求可能部分地在早期数据中被传送。

本文件假定的模型是，一旦 TLS 握手完成，该 TLS 连接上接收到的早期数据就被认为不是该数据的重放副本。然而，重要的是要注意，这并不意味着早期数据不会或尚未在另一个连接上被重放。

服务器在发送 TLS 会话票证（session ticket）时决定是否向客户端提供在将来连接中发送早期数据的能力。

TLS [TLS13] 强制使用重放检测策略以降低攻击者成功重放早期数据的能力。这些防重放技术可以减少但不能完全消除数据被重放的可能性，并能确保重放次数有一个固定的上限。

1. 服务器可以在 TLS 层拒绝早期数据。服务器不能对早期数据进行选择性拒绝，因此这会导致所有以早期数据发送的请求被丢弃。
2. 服务器可以选择在 TLS 握手完成之前延迟处理早期数据。通过延迟处理，它可以确保只有在连接成功完成后才对其中的请求进行处理。这为服务器提供了一定程度的保证，认为早期数据未被重放。如果服务器在早期数据中收到多个请求，它可以决定是否对每个请求分别延迟 HTTP 处理。
3. 服务器可以在评估重放风险过大时，通过返回 425 (Too Early) 状态码（见 第 5.2 节）来要求客户端对单个请求重试，从而不使用早期数据。

以上这些技术同样有效；服务器可选择最适合其需求的方法。

对于给定请求，可容忍的重放风险级别取决于该请求所操作的资源（因此仅由源服务器知道）。使用早期数据的主要风险在于服务器在处理请求时采取的动作；处理重复请求可能导致重复的效果和副作用。RFC 8446 附录 E.5 也描述了处理重复请求可能产生的其他影响。

请求方法的安全性（见 [RFC7231], 第 4.2.1 节）是确定的一个方式。然而，有些资源即便使用安全方法也会产生副作用，因此该方法并不能被普遍依赖。

建议源服务器允许资源显式配置是否在请求中适合使用早期数据。在缺乏此类显式信息的情况下，源服务器必须要么拒绝早期数据，要么实施本文档中所述的在 TLS 握手完成前不处理请求的技术。

一个请求可能部分地在早期数据中发送，而请求的其余部分在握手完成后发送。这并不必然影响该请求的处理；关键在于服务器何时开始对请求内容采取行动。任何一个服务器实例在握手完成前可能开始处理该请求时，所有服务器实例都需要考虑早期数据被重放的可能性以及这可能如何影响处理（另见 第 6.2 节）。

服务器可以对不完整的请求进行部分处理。解析头字段——但不对其值采取动作——并确定请求路由通常不会产生副作用，但其它操作可能会。

中间服务器没有足够的信息来决定是否可以处理早期数据，因此 第 5.2 节 描述了源服务器如何向它们标示某个请求不适合早期数据。接受早期数据的中间服务器必须实现该机制。

注意服务器不能在 TLS 层选择性地拒绝早期数据。TLS 只允许服务器要么接受全部早期数据，要么全部拒绝。一旦服务器决定接受早期数据，它必须处理所有早期数据中的请求，即使服务器随后用 425 (Too Early) 响应拒绝该请求。

服务器可以使用 TLS 扩展 early_data 的 max_early_data_size 字段来限制早期数据的量。这可用于避免为可能被延迟处理的请求分配任意数量的内存。

希望使用早期数据的客户端在发送 TLS ClientHello 后立即开始发送 HTTP 请求。

客户端本身可以控制某个请求是否作为早期数据发送，从而使客户端能够控制重放风险。在缺乏其它信息的情况下，客户端可以在可用时将安全的 HTTP 方法 [RFC7231], 第 4.2.1 节 中定义的那些方法以早期数据方式发送，但必须不要将不安全的方法（或其安全性未知的方法）在早期数据中发送。

如果服务器在 TLS 层拒绝早期数据，客户端必须像新建连接那样重新开始发送。这可能意味着使用与为早期数据乐观选择的不同的 ALPN 协商出的协议。任何早期数据中发送的请求都需要重发，除非客户端决定放弃这些请求。

自动重试会导致重放攻击的潜在风险。攻击者拦截使用早期数据的连接并把早期数据复制到另一个服务器实例上。第二个服务器实例接受并处理该早期数据，即便它不会完成 TLS 握手。随后攻击者允许原始连接完成。即便早期数据被检测为重复并被拒绝，第一台服务器实例仍可能允许连接完成。如果客户端随后重试早期数据中发送的请求，请求就可能被处理两次。

如果存在多个会接受早期数据的服务器实例，或者同一服务器多次接受早期数据（尽管后者将违反 RFC 8446 第 8 节 的要求），也可能发生重放。

接收 425 (Too Early) 响应状态码的客户端在使用早期数据时必须重试请求；参见 第 5.2 节。

中间服务器在转发请求时不得使用早期数据，除非该请求在前一跳已使用早期数据，或它知道该请求可以安全地重试而不会产生后果（通常通过带外配置）。在缺乏更多信息的情况下，中间服务器只有在请求本身为早期数据到达，或请求包含 Early-Data 头字段且其值为 “1” 时，才能使用早期数据（见 第 5.1 节）。

由于 HTTP 请求可以跨越多个“跳”（hop），因此有必要明确地传达请求是否在先前跳中以早期数据发送。同样，当不希望使用早期数据时，需要有某种显式触发重试的手段。最后，也需要知道客户端是否会实际执行这样的重试。

• Early-Data 头字段用于那些可能在 TLS 握手完成前被中间件转发的请求中，指示该请求可能已被转发过。
• 定义了 425 (Too Early) 状态码，供服务器在由于可能的重放攻击而无法处理请求时使用。

这些机制旨在在用户代理与源服务器之间以及在存在网关（反向代理、CDN 或 surrogate）时更好地协调早期数据的使用。

网关通常没有关于某个请求在早期数据中发送时是否可以安全处理的具体信息。在许多情况下，只有源服务器具有决定重放风险是否可接受的必要信息。这些扩展允许网关与其源服务器之间进行协调。

使用早期数据会使客户端面临请求被重放的风险。重试或重放的请求可能在服务器上产生不同的副作用。除了这些副作用之外，重放和重试可能被用于流量分析，从而恢复关于请求或这些请求目标资源的信息。特别地，被重放的请求可能产生不同的响应，即使内容保持机密，也可能通过受保护数据的长度被观察到。

本文档在 “Permanent Message Header Field Names” 注册表中注册了 Early-Data 头字段，注册页面位于 <https://www.iana.org/assignments/message-headers>。

Header field name:

Early-Data

Applicable protocol:

http

Status:

standard

Author/Change controller:

IETF

Specification document(s):

This document

Related information:

(empty)

本文档在 “HTTP Status Codes” 注册表中注册了 425 (Too Early) 状态码，注册页面位于 <https://www.iana.org/assignments/http-status-codes>。

Value:

425

Description:

Too Early

Reference:

This document

撰写本文件并不容易。以下人员对文档的质量和完整性作出了重要贡献：David Benjamin、Subodh Iyengar、Benjamin Kaduk、Ilari Liusavaara、Kazuho Oku、Eric Rescorla、Kyle Rose 和 Victor Vasiliev。