随着互联网安全需求的不断提升，证书透明度（Certificate Transparency，简称CT）成为保障数字证书可靠性和防止恶意证书滥用的重要技术。RFC6962定义了CT的标准接口和实现方式，为安全社区提供了可信的证书日志标准。而近年来，随着证书数量激增，传统CT日志的存储与性能问题逐渐暴露，促使开发者探索新的架构改进方向。本文重点介绍由CompactLog项目推出的基于LSM树存储的RFC6962证书透明度日志解决方案，揭秘其在性能提升、延迟优化和存储效率上的创新点，深度剖析其架构设计及实际运用效果。CompactLog是一个双API的CT日志实现，它不仅支持传统的RFC6962 API，还同时提供Static CT API（C2SP草案），通过同一棵Merkle树为不同API格式提供一致的数据接口。这种设计大幅简化了系统架构，让用户和服务提供者都能享受到高度灵活与兼容的访问体验。
在存储引擎层面，CompactLog采用了SlateDB，一个基于LSM（Log-Structured Merge-Tree）结构构建的数据库，替代了传统依赖关系型数据库或专用存储引擎的方式。LSM树以其优秀的写入吞吐能力和读写平衡优势，天然契合CT日志持续追加写入以及历史数据高效访问的需求。CompactLog巧妙利用LSM树的特性，实现了上传证书的批处理合并，将证书数据即时写入Merkle树，没有传统日志合并延迟（Maximum Merge Delay，MMD）的问题。相比传统CT日志中证书先快速发放SCT（签名证书时间戳）而后再后台合并树的流程，CompactLog的处理顺序被倒置，先进行树更新然后批量发放SCT，极大缩短真实合并时间，确保提交的证书上线后即可参与证明验证。这种零MMD设计不仅带来了更严密的安全保证，也满足了业界对实时性和可验证性的更高要求。批量处理策略在CompactLog的性能中发挥了关键作用。
系统会收集最多约500毫秒提交的证书请求形成一个批次，通过一次Merkle树更新完成多个证书的处理，整体吞吐量达到每秒数千个证书请求。配合LSM树的高写入性能，CompactLog实现了P95延迟低于500毫秒，P99延迟依旧保持在一秒以内的优异响应表现。性能基准测试显示，相较于同类静态CT API实现，CompactLog能够实现2.5至5倍的延迟降低和数倍的吞吐提升，且在多并发连接情况下保持线性可扩展性和稳定零错误率。此外，CompactLog在存储设计中充分发挥了内容寻址的优势，实现了约67%的证书链去重率。它将证书数据以哈希作为存储键，多个包含相同中间证书的链条共享同一份数据，极大节约存储空间。这样不仅降低了存储成本，也简化了链条重构过程，提升了数据一致性和查询效率。
另一项显著创新是STH边界版本控制。CompactLog不会为每个节点盲目版本化，而是仅在Signed Tree Head（STH）发布时刻进行节点持久版存储。通过这种方法，系统将版本存储的复杂度从传统的O(n log n)大幅降低为O(n log n / k)，其中k为STH发布间隔的证书数量。例如，若每1000张证书发布一次STH，版本存储开销可减少上千倍。该机制不仅提升存储效率，也令历史状态查询更为便捷和高效。在一致性模型上，CompactLog保证所有读写操作严格顺序执行，最新的STH状态对读操作立即可见，无需等待后续同步，避免了最终一致带来的延时和不确定性。
系统通过异步锁机制序列化写入操作，确保数据的强一致性和完整性，极大增强了系统的稳定性和安全性。针对Static CT API设计中面对的挑战，如序列编号的一致性维护、去重机制、写协调和运行原子性等问题，CompactLog利用其单一的LSM树存储引擎实现一体化管理，消除多数据库协作和复杂写管线的需求。虽然这种设计舍弃了预先生成静态瓦片的优势，转而采用动态瓦片生成的方式，但换来的是更简洁、易维护且高性能的存储架构，具备极佳的适应能力和扩展潜力。CompactLog支持多种存储后端，包括本地文件系统、Amazon S3及Azure Blob存储，助力用户在云端或本地灵活部署。系统可自动生成ECDSA P-256密钥，并配置方便，开箱即用，对开发者极具友好性。其提供的API完整覆盖证书提交、SCT获取、证明查询和日志状态访问等核心功能，方便集成和调用。
运行期间，CompactLog配备实时性能监控和仪表盘，支持用户查看系统状态、吞吐量、延迟及存储等关键指标，保障服务稳定性。CompactLog的开源实现以Rust语言编写，代码现代且性能优良。项目尽管标记为工作进行中，但其多次提交与更新显示团队不断完善产品，适合关注CT领域发展的开发者和企业。总结来看，CompactLog以其基于LSM树的创新存储架构，零合并延迟的实时证书合入策略，以及双API兼容设计，为证书透明度日志注入了强大的性能和灵活性。这些优势不仅有效解决了传统CT日志性能瓶颈，也极大提升了安全性和可用性，对于推动整个互联网安全生态的健康发展意义重大。对于希望搭建高效、稳定及易维护CT日志服务的开发者和组织，CompactLog展现了令人期待的技术路径和未来潜力。
在日益复杂和高速增长的数字证书环境中，CompactLog这样的先进解决方案将成为保障网络信任和安全的坚实基石。未来，随着更多功能完善与生产环境验证，相信基于LSM树存储的CT日志会迎来更广泛的应用和认可。
