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大家好，我是Tony Bai。

如今，当我们浏览网页时，地址栏那把绿色的小锁和 HTTPS 前缀已是司空见惯。从网上银行到个人博客，再到每一个SaaS服务，HTTPS/TLS 加密几乎覆盖了互联网的每一个角落。它像一位忠诚的数字保镖，守护着我们在虚拟世界中的数据安全与隐私。

然而，这位保镖并非“免费服务”。HTTPS/TLS 在带来安全的同时，也无可避免地引入了额外的计算和传输开销，直观感受便是连接速度可能略有减慢，传输数据量也略有增加。而且，随着我们对安全的追求永无止境，为了抵御更强大的计算破解能力，加密算法的密钥长度也在不断增加（例如从 RSA 1024位到2048位甚至更高，ECC 曲线的复杂度也在提升），这无疑进一步加剧了这些开销。

那么，今天我们不妨来做一个大胆的，甚至有些“异想天开”的思想实验：如果在一夜之间，全球所有的网站都决定弃用 HTTPS/TLS，回归到“裸奔”的 HTTP 时代，理论上能为我们的地球节省多少电力呢？

重要声明： 这纯粹是一个思想实验，旨在通过一个极端的假设，引发我们对技术成本（特别是能源成本）和安全效益之间平衡的思考。我们绝非鼓吹放弃 HTTPS/TLS，其在现代互联网安全中的基石地位无可替代。

HTTPS 的“能源账单”：开销源自何方？

要估算节省的电量，首先得理解 HTTPS/TLS 的主要开销在哪里。这些开销主要体现在两个方面：计算开销和数据传输开销。

计算开销 (CPU 的额外负担)

• TLS 握手阶段： 这是计算密集型操作的重灾区。
  • 非对称加密/密钥交换： 如 RSA、Diffie-Hellman 或 ECC (椭圆曲线加密)，用于安全地协商后续通信所用的对称密钥。密钥长度的增加，使得这些运算的计算量呈指数级或更高阶的增长。 例如，一个 RSA 2048 位操作的计算量远超 1024 位。
  • 证书验证： 客户端需要验证服务器证书链的有效性，这涉及到一系列的数字签名验证操作，同样消耗 CPU 资源。
  • 对称密钥生成与哈希计算： 用于生成会话密钥、消息认证码 (MAC) 等。
• 数据传输阶段：
  • 对称加解密： 建立连接后，所有应用数据的传输都需要经过对称加密算法（如 AES）的加密和解密。虽然对称加密比非对称加密快得多，但对于海量数据流，累积的 CPU 开销依然可观。
  • 消息认证码 (MAC) 计算： 为确保数据完整性，需要为每个数据包计算和验证 MAC。

这些计算开销不仅发生在服务器端（数据中心），也发生在每一个发起 HTTPS 请求的客户端设备上（我们的电脑、手机等）。

数据传输开销 (网络带宽的额外占用)

• TLS 握手数据包： 完整的 TLS 握手过程（尤其是在未使用会话复用或 TLS 1.3 的 0-RTT 时）需要多个数据包的往返，这些数据包承载了证书、加密套件协商信息、密钥交换参数等，本身就构成了额外的网络流量。
• TLS 记录层头部： 每个 TLS 记录包都会增加一个小的头部，指明内容类型、版本和长度。
• 填充数据 (Padding)： 某些块加密模式可能需要填充数据以满足块大小要求。

这些额外的字节虽然对单个请求来说可能不多，但考虑到全球互联网的流量规模，累积起来也是一个惊人的数字。这些额外的数据不仅消耗了网络设备（路由器、交换机、基站）的传输和处理电力，也增加了数据中心内部的存储和带宽压力。

尝试量化：一个极度简化的估算

精确计算全球弃用 HTTPS 能节省多少电量几乎是不可能的，因为这涉及到太多动态和难以获取的数据。但我们可以尝试进行一个基于合理假设的粗略数量级估算，目的在于理解其可能的影响范围。

请注意：以下估算高度简化，仅为引发思考，不代表任何精确的科学结论。

• 假设一：全球每日 HTTPS 请求数。 据一些行业报告估计，全球每日的 HTTP(S) 请求量可能达到数百万亿甚至更高。我们不妨取一个相对保守的中间值。
• 假设二：单次 TLS 握手与数据加解密的平均额外能耗。 这取决于多种因素，包括密钥长度、加密算法、硬件加速能力等。我们可以参考一些研究中关于 CPU 执行加密操作的功耗数据，或者服务器因处理 TLS 产生的额外负载百分比。
• 假设三：TLS 协议的平均数据开销。 TLS 握手通常会增加几KB的开销，后续记录层头部等开销相对较小，我们可以估算一个平均的额外数据传输百分比。
• 假设四：全球数据中心和网络基础设施的总能耗。 这同样是一个巨大的数字，数据中心本身就是能源消耗大户。

基于这些高度简化的假设，即使我们只考虑由于 TLS 计算和额外数据传输导致的 全球数据中心电力消耗增加 1%-5% （这已经是一个非常大胆且可能偏低的估计，因为 TLS 的影响是端到端的），考虑到全球数据中心年耗电量已达数百太瓦时 (TWh，1太瓦时=10亿度电) 的量级，这意味着：

理论上，弃用 HTTPS 每年节省的电力可能达到数个乃至数十个太瓦时。

这是什么概念？一个太瓦时的电力，足以供应数十万个普通家庭一年的用电。数十太瓦时，其能源足迹和碳排放影响将是巨大的。

再次强调，这只是一个非常粗略的“思想实验”级别估算。实际情况远比这复杂，例如：

• 现代 CPU 对 AES 等对称加密有硬件指令加速，大大降低了数据传输阶段的加密开销。
• TLS 1.3 显著优化了握手过程，减少了 RTT 和计算量。
• 会话复用技术能避免重复的完整握手。
• CDN 和边缘节点分担了部分 TLS 终结的压力。

但即便如此，考虑到密钥长度持续增加带来的计算压力，以及全球网络流量的爆炸式增长，HTTPS/TLS 的“能源税”依然是一个不容忽视的议题。

安全的代价：我们为何“心甘情愿”支付这笔账单？

既然 HTTPS/TLS 有如此“隐形”的能源成本，为何我们还要坚定不移地推动全网 HTTPS 化呢？

答案不言而喻：安全！

• 数据保密性： 防止敏感信息（如登录凭证、支付信息、个人隐私）在传输过程中被窃听。
• 数据完整性： 确保数据在传输过程中未被篡改。
• 身份认证： 验证通信对方（主要是服务器）的真实身份，防止中间人攻击。

在一个充斥着网络钓鱼、数据泄露、恶意劫持的数字时代，这些安全保障是我们进行在线活动的基础信任。与可能遭受的经济损失、声誉损害、隐私侵犯相比，HTTPS/TLS 的能源成本可以说是“必要的代价”。

追求平衡：我们能为“绿色安全”做些什么？

这次思想实验的目的，绝非要我们因噎废食，放弃安全。恰恰相反，它应该促使我们更积极地思考：如何在保障同等级别安全的前提下，追求更高的效率和更低的能耗？

1. 持续优化协议与算法： TLS 1.3 就是一个很好的例子(Go标准库crypto/tls已经默认采用TLS 1.3)。未来是否还会有更轻量级、更高性能的安全协议或加密算法出现？
2. 硬件加速的普及： 推动和利用 CPU、专用加密芯片对加密运算的硬件加速能力。
3. 智能的会话管理： 更有效地利用会话复用、0-RTT 等技术，减少不必要的握手开销。
4. 内容分发与边缘计算的优化： 在离用户更近的地方进行 TLS 终结，减少长距离加密传输的开销。
5. 代码层面的优化： 对于应用开发者，合理设计 API，避免不必要的加密数据传输，选择合适的加密库和配置。
6. 关注“适度安全”： 对于某些内部系统或低风险场景，是否可以采用与公网不同强度的、但依然安全的加密策略？（这需要非常谨慎的评估）。

小结：思想实验的价值在于警醒与前瞻

“如果全球网站弃用 HTTPS，能为地球节省多少电？” 这个问题的答案可能永远无法精确计算，但它像一面镜子，照见了我们为构建一个更安全的数字世界所付出的“隐形成本”之一。

这提醒我们，安全并非没有代价，技术进步需要在多个维度上寻求平衡。 在坚定不移地拥抱和强化网络安全的同时，我们也应该持续关注其对性能、资源和环境的影响，积极探索和实践更绿色、更高效的安全技术。

聊一聊，也帮个忙：

• 在你的日常工作中，是否感受过 HTTPS/TLS 带来的性能或资源开销？你是如何应对的？
• 对于未来网络安全技术的发展，你认为在“更安全”与“更高效/更绿色”之间，我们应该如何权衡？
• 除了电力消耗，你认为 HTTPS/TLS 还带来了哪些“隐性”成本或效益？

欢迎在评论区留下你的思考和问题。如果你觉得这篇文章提供了一个有趣的视角，也请转发给你身边的朋友和同事，一起参与这个“思想实验”！

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大家好，我是Tony Bai。

作为 Gopher，我们每天都在和 rune 打交道。在 Go 语言中，它通常被解释为“一个 Unicode 码点”，官方文档也说引入这个术语是为了“简洁”。但你是否曾好奇，这个略带神秘色彩的词汇，究竟源自何方？仅仅是为了简洁吗？

最近，Connor Taffe的一篇精彩博文以及 Go语言之父 Rob Pike 的亲自确认，为我们揭开了一段跨越三十余年，从 Plan 9 操作系统到 UTF-8 编码诞生，再到 Go 语言的历史传奇。今天，就让我们一起，深入 rune 背后的故事。

一句“简洁”，一段 Plan 9 往事

Connor文章中引用的Adam Pritchard的关于限制字符串长度的文章中提到：“请注意，在 Go 中，Unicode 码点通常被称为‘rune’。（Go 似乎是为了简洁而引入了这个术语。）” 而 Go 官方博客《Strings, bytes, runes, and characters in Go》也说：“‘Code point’有点拗口，所以 Go 引入了一个更短的术语：rune。”

然而，真相远不止于此。Rob Pike 最近在 Bluesky 上澄清(如上图)，rune 这个词实际上是 Ken Thompson 在一次为 Plan 9 寻找一个不同于 char（用于字节）的类型名称的头脑风暴中“得意地”提出的，Rob Pike 当即表示赞同。更关键的是，Rob Pike 随后确认，这个命名发生在 Plan 9 为 UTF 和 ISO 10646 寻找类型名称的时期，具体是1991 年 12 月 8 日的晚上！远早于 Unicode 和 UTF-8 的广泛应用，也比 Go 语言的诞生早了数十年。

是的，你没看错，rune 的故事，始于 Plan 9，那个由贝尔实验室传奇人物们（包括 Rob Pike, Ken Thompson 等）创造的操作系统。Go 语言深受 Plan 9 的影响，从链接器架构、并发原语 channel、标识符大小写的可见性规则，到对简洁性的极致追求，都带着浓厚的 Plan 9 印记。rune 便是这血脉传承中的一环。

餐巾纸上的革命：UTF-8 的诞生传奇

要理解 rune 在 Plan 9 中的意义，就不得不提 UTF-8 的诞生。Connor 的文章中引用了一封 Rob Pike 在 2003 年的邮件，详细披露了这段鲜为人知的历史，纠正了“IBM 设计 UTF-8，Plan 9 实现它”的说法。

故事发生在 1992 年 9 月左右的一个晚上，新泽西一家小餐馆的餐巾纸上：

• 缘起： Plan 9 当时使用 ISO 10646 最初的 UTF（一种16位字符编码）来支持宽字符，但团队对它非常不满。Rob Pike 形容道：“UTF 太糟糕了。它有模192的算术，而且在没有除法硬件的老 SPARC 机器上几乎不可能高效实现。像【/*】这样的字符串可能出现在西里尔字符中间，导致你的俄文文本变成一个 C 语言注释。还有更多问题。它作为一种编码根本不实用。”
• 契机： 一天下午，X/Open 委员会的一些人（据 Rob Pike 回忆可能来自 IBM 奥斯汀）打来电话，希望 Ken 和 Rob 审查他们的 FSS-UTF (File System Safe UTF) 设计。Ken 和 Rob 意识到这是一个用他们的经验设计一个真正优秀的标准，并让 X/Open 将其推广出去的机会。
• 餐巾纸上的灵感： 他们接受了挑战，条件是必须快速完成。于是，在那个决定性的晚餐上，Ken Thompson 在餐巾纸上构想出了 UTF-8 的位打包方案。
• 闪电般的实现： 晚餐后回到实验室，他们便向 X/Open 解释了新方案，并承诺在周一前（据信是 X/Open 的重要投票日）拿出一个完整的运行系统。当晚，Ken 写了打包和解包代码，Rob Pike 则开始修改 C 库和图形库。到周五的某个时候，Plan 9 已经完全运行在后来被称为 UTF-8 的编码上了。

Rob Pike 在邮件中强调，他们之所以要“另起炉灶”，是因为 FSS-UTF 缺少他们认为至关重要的特性之一：支持定位到文件或流的中间，并读取有效字符，或处理损坏的字符。 Ken Thompson 设计的 UTF-8 完美地解决了这个问题。

对比 Ken Thompson 当时提出的 UTF-8 方案(如下图)和 FSS-UTF，我们可以看到 UTF-8 的精妙之处：后续字节以 10 开头，与首字节的 110、1110 等模式区分开来，确保了自同步性和对 ASCII 的兼容性。

Rune 的首次亮相与演变

那么，Rune 这个词是什么时候正式与这种新的字符表示方式联系起来的呢？Rob Pike 在其关于 Plan 9 UTF-8 实现的论文《Hello World》中写道：

“在语义层面上，ANSI C 允许（但并未限制）宽字符的概念，并且允许此类字符串和字符常量。我们选择 unsigned short 作为宽字符类型。在库中，Rune 一词由 typedef 定义为等同于 unsigned short，并用于表示 一个Unicode 字符。”

这似乎是 Rune 作为一种特定类型名称，用于指代 Unicode 字符（码点）的最早文献记录。最初在 Plan 9 C 中，Rune 是一个 16 位无符号短整型，足以表示当时的 Unicode 基本多文种平面（BMP）。

而到了 Go 语言，rune 被定义为 int32 的别名。这是因为自 1992 年以来，Unicode 已经扩展，需要更大的空间来表示所有码点（UCS-4 定义了 31 位码空间）。Go 语言标准库中的 unicode/utf8 包也定义了 UTFMax = 4，表明一个 rune 最多可以用 4 个字节的 UTF-8 编码表示。有趣的是，在 Russ Cox 移植的 plan9 port 中，Rune 类型在 2009 年末也被修改为了 unsigned int，同样是为了支持更广的码点范围。

Ken Thompson 在最初的邮件中提到：“4、5 和 6 字节序列只是出于政治原因才存在的。我更愿意删除它们。” 这也印证了早期设计者对编码效率和实用性的极致追求。

Rune 的足迹：从 Plan 9 到更广阔的世界

Rune 这个术语，并没有止步于 Plan 9。通过 Paul Borman 的贡献，Plan 9 的 rune 功能被整合进了 4.4 BSD。从此，rune 开始在更广阔的 Unix 世界留下足迹：

• FreeBSD 继承了 4.4 BSD 的 rune 函数，尽管后来推荐使用 ISO C99 的宽字符工具。
• Apple 的 Darwin 内核，作为 BSD 的衍生，也包含了 rune_t 类型。
• C 标准库实现如 newlib 也包含了源自 BSD 4.4 的 rune 功能。
• Android 通过 plan9port 移植了 Plan 9 的 libutf，其中自然也包含了 rune。
• 甚至，微软的 .NET 在引入 System.Text.Rune 类型时，其灵感也明确来自 Go 语言，这在其 GitHub issue 中由 Miguel de Icaza 提及。

可见，rune 这个由 Ken Thompson 灵光一闪提出的词汇，承载着一段从贝尔实验室 Plan 9 开始，经由 BSD 社区，最终深刻影响了包括 Go 在内的现代编程语言和操作系统的字符处理历史。

小结：rune 不只是简洁

通过Rob Pike的亲自确认，我们应该知道，当我们今天再看到 Go 语言中的 rune 时，它不仅仅是为了“简洁”而对“Unicode code point”的替换。它是一个承载着厚重历史的符号，是 Go 语言设计者们深厚技术底蕴和创新精神的体现，是 Plan 9 简洁哲学与 UTF-8 实用主义的结晶。

理解 rune 的来龙去脉，有助于我们更深刻地体会 Go 语言在文本处理、字符串操作以及 Unicode 支持方面的设计考量，也让我们对这门语言背后的巨匠们多一份敬意。下一次，当你在 Go 代码中写下 rune 时，或许会想起那个在新泽西餐馆餐巾纸上诞生的传奇，以及那段跨越三十余年的 Plan 9 往事。

参考文献

• Rune by Connor Taffe – https://connor.zip/posts/2025-05-03-rune
• Rob Pike on Bluesky, re: origin of “rune” – https://bsky.app/profile/robpike.io/post/3lokt3qzvos2h
• Rob Pike, Email “UTF-8 history” – https://www.cl.cam.ac.uk/~mgk25/ucs/utf-8-history.txt
• Rob Pike, “Hello World” (Plan 9 UTF-8 implementation paper) – https://connor.zip/resources/pdfs/utf8.pdf

聊一聊：

• 在了解了 rune 的历史后，你对 Go 语言的设计是否有新的认识？
• UTF-8 诞生的故事中，有哪些细节让你印象深刻？
• 你认为这种对历史渊源的挖掘，对我们理解和使用一门编程语言有何帮助？

欢迎在评论区分享你的看法！如果你觉得这篇文章有趣且有价值，也请转发给你身边的 Gopher 朋友们，让更多人了解 rune 背后的故事。

今天我们一起挖掘了 rune 这个小小术语背后波澜壮阔的历史，感受到了 Go 语言与 Plan 9、UTF-8 的深厚渊源。真正理解一门语言，往往需要我们深入其“根源”，探究其设计选择背后的“为什么”。

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