《数据通信与网络》笔记--SSL/TLS

上次简单地介绍了IP层的安全，今天来介绍下在传输层提供安全性最主要的2个协议：安全套接字层（SSL）协议和传输

层安全（TLS）协议。TLS实际上就是SSL的IETF版本。

1.SSL服务

设计安全套接字层（secure socket layer，SSL）是为了对来自应用层的数据提供安全的压缩服务，SSL可接受来自应用层

任何协议的数据，一般典型的是HTTP协议，来自应用层的数据被压缩（可选），被签记和被加密，然后将它们传给可靠的传输

层协议如TCP。Netscape在1994年开发了SSL，1995年发布了第2版和第3版，本章讨论SSLv3.

分段

SSL首先将数据划分为等于或者小于2^14个字节的块。

压缩

在客户和服务器之间协商某一无损压缩方法对每个段进行压缩，这个服务是可选的。

报文完整性

要保持数据完整性，SSL使用密钥散列函数创建MAC（
Message Authentication Code）。

保密性

为了提供保密性，原始数据和MAC使用对称密钥加密方法进行加密。

成帧

给被加密的有效载荷增加一个头部，然后将它传给一个可靠的传输层协议。

2.安全参数

在上次讨论IPSec时，提高交换数据双方的任一方对每一个关联（SA）都需要一组参数，SSL具有相似的目的，但是方法是

不同的，没有安全关联，但有密码组和加密的密码一起组成安全关联。

密码组

对每次SSL会话，密钥交换，散列和加密算法一起定义密码组（cipher suite）。每个密码组以SSL开头后跟密钥交换算法并

用WITH将密钥算法与加密算法和散列算法分开。例如：

SSL-DHE-RSA-WITH-DES-CBC-SHA

定义DHE-RSA（临时的DIffie-Hellman RSA数字签名）以DES-CBC作为加密算法进行密钥交换而SHA所谓散列算法。注

意：DH是对应的Diffie-Hellman，DHE是临时的Diffie-Hellman。

加密的密码

安全参数的第二部分是称为加密的密码。为了报文的完整性和保密性。SSL需要6个密码加密的密码，4个密钥和2个初始化向量。

生成密码和加密过程如下图所示：

1.客户和服务器交换2个随机数，一个是客户生成的，另一个是服务器生成的。

2.客户和服务器时前面讨论过的某一种密钥交换算法交换预主密码（premaster secret）

3.对预主密码应用两个散列函数（SHA-1和MD5）生成48为的主密码（master secret）

4.对主密码应用预先规定的常数和同一组散列函数生成可变长的密码。

3.会话与连接

IP和TCP协议的特性是不同的，IP是无连接协议，而TCP是面向连接的协议，IPSec中的关联将无连接IP转换成面向连接的安全协议，

而TCP已是面向连接的。然而SSL设计者采用二级连接性的方法：会话（session）和连接（connection）。两个系统之间的会话是一次

关联，它能持续有很长的一段时间。在一次会话期间，连接可建立和终端若干次。

 在会话建立期间生成一些安全参数，一直有效直到会话终止（例如，加密组和主密钥），有些安全参数对每个连接必须重新生成

（或偶尔是可恢复的）（例如，6个密码）

4.四个协议

下面介绍SSL如何实施，SSL在两层上定义了四个协议：

记录协议（Record protocol）是承载者，它携带来自其他三个协议的报文，也携带来自应用层的数据。对传输层，通常是

TCP来说，来自记录协议的报文是它的有效载荷。

握手协议（Handshake protocol）向记录协议提供安全参数，它建立一个密码组并提供密钥和安全参数。它也实施用户对

服务器的鉴别，以及如需要的话服务器对用户的鉴别。

改变密码规则协议（change cipher spec protocol）用于发出加密密码准备就绪的通知。

警告协议（alert protocol）用户报告不正常的情况。