传输层安全协议TLS/SSL
传输层安全协议TLS(Transport Layer Security)是设计用来保护网络通信过程中信息的私密性的一种工业标准,允许客户机,服务器应用程序可以探测到安全风险,包括消息篡改(message tampering),消息拦截(message interception),消息伪造(message forgery),其前身是安全套接字层协议SSL(Security Socket Layer),有时这两者都被称为SSL。作为计算机网络安全通信的协议,被广泛应用于网页浏览器,邮箱,网络传真,即时消息通信等。
大部分的网站都是用TLS保护服务器和网页浏览器之间的所有通信。传输层安全协议的最初目标是为两个应用程序提供通信的私密性和数据的完整性。
SSL:(Secure Socket Layer,安全套接字层),位于可靠的面向连接的网络层协议和应用层协议之间的一种协议层。SSL通过互相认证、使用数字签名确保完整性、使用加密确保私密性,以实现客户端和服务器之间的安全通讯。该协议由两层组成:SSL记录协议和SSL握手协议。
TLS:(Transport Layer Security,传输层安全协议),用于两个应用程序之间提供保密性和数据完整性。该协议由两层组成:TLS记录协议和TLS握手协议。
SSL是Netscape开发的专门用户保护Web通讯的,目前版本为3.0。最新版本的TLS 1.0是IETF(工程任务组)制定的一种新的协议,它建立在SSL 3.0协议规范之上,是SSL 3.0的后续版本。两者差别极小,可以理解为SSL 3.1,它是写入了RFC的。
SSL (Secure Socket Layer)
为Netscape所研发,用以保障在Internet上数据传输之安全,利用数据加密(Encryption)技术,可确保数据在网络上之传输过程中不会被截取。目前一般通用之规格为40 bit之安全标准,美国则已推出128 bit之更高安全标准,但限制出境。只要3.0版本以上之I.E.或Netscape浏览器即可支持SSL。
当前版本为3.0。它已被广泛地用于Web浏览器与服务器之间的身份认证和加密数据传输。
SSL协议位于TCP/IP协议与各种应用层协议之间,为数据通讯提供安全支持。SSL协议可分为两层: SSL记录协议(SSL Record Protocol):它建立在可靠的传输协议(如TCP)之上,为高层协议提供数据封装、压缩、加密等基本功能的支持。 SSL握手协议(SSL Handshake Protocol):它建立在SSL记录协议之上,用于在实际的数据传输开始前,通讯双方进行身份认证、协商加密算法、交换加密密钥等。
SSL协议提供的服务主要有:
1)认证用户和服务器,确保数据发送到正确的客户机和服务器;
2)加密数据以防止数据中途被窃取;
3)维护数据的完整性,确保数据在传输过程中不被改变。
SSL协议的工作流程:
服务器认证阶段:
1)客户端向服务器发送一个开始信息“Hello”以便开始一个新的会话连接;
2)服务器根据客户的信息确定是否需要生成新的主密钥,如需要则服务器在响应客户的“Hello”信息时将包含生成主密钥所需的信息;
3)客户根据收到的服务器响应信息,产生一个主密钥,并用服务器的公开密钥加密后传给服务器;
4)服务器恢复该主密钥,并返回给客户一个用主密钥认证的信息,以此让客户认证服务器。
用户认证阶段:在此之前,服务器已经通过了客户认证,这一阶段主要完成对客户的认证。经认证的服务器发送一个提问给客户,客户则返回(数字)签名后的提问和其公开密钥,从而向服务器提供认证。
从SSL 协议所提供的服务及其工作流程可以看出,SSL协议运行的基础是商家对消费者信息保密的承诺,这就有利于商家而不利于消费者。在电子商务初级阶段,由于运作电子商务的企业大多是信誉较高的大公司,因此这问题还没有充分暴露出来。但随着电子商务的发展,各中小型公司也参与进来,这样在电子支付过程中的单一认证问题就越来越突出。虽然在SSL3.0中通过数字签名和数字证书可实现浏览器和Web服务器双方的身份验证,但是SSL协议仍存在一些问题,比如,只能提供交易中客户与服务器间的双方认证,在涉及多方的电子交易中,SSL协议并不能协调各方间的安全传输和信任关系。在这种情况下,Visa和MasterCard两大信用卡公组织制定了SET协议,为网上信用卡支付提供了全球性的标准。
TLS(Transport Layer Security Protocol):安全传输层协议
安全传输层协议(TLS)用于在两个通信应用程序之间提供保密性和数据完整性。该协议由两层组成: TLS 记录协议(TLS Record)和 TLS 握手协议(TLS Handshake)。较低的层为 TLS 记录协议,位于某个可靠的传输协议(例如 TCP)上面。
TLS 记录协议提供的连接安全性具有两个基本特性:
私有――对称加密用以数据加密(DES 、RC4 等)。对称加密所产生的密钥对每个连接都是唯一的,且此密钥基于另一个协议(如握手协议)协商。记录协议也可以不加密使用。
可靠――信息传输包括使用密钥的MAC进行信息完整性检查。安全哈希功能( SHA、MD5 等)用于 MAC 计算。记录协议在没有 MAC 的情况下也能操作,但一般只能用于这种模式,即有另一个协议正在使用记录协议传输协商安全参数。
TLS记录协议用于封装各种高层协议。作为这种封装协议之一的握手协议允许服务器与客户机在应用程序协议传输和接收其第一个数据字节前彼此之间相互认证,协商加密算法和加密密钥。 TLS 握手协议提供的连接安全具有三个基本属性:
可以使用非对称的,或公共密钥的密码术来认证对等方的身份。该认证是可选的,但至少需要一个结点方。
共享加密密钥的协商是安全的。对偷窃者来说协商加密是难以获得的。此外经过认证过的连接不能获得加密,即使是进入连接中间的攻击者也不能。
协商是可靠的。没有经过通信方成员的检测,任何攻击者都不能修改通信协商。
TLS的最大优势就在于:TLS是独立于应用协议。高层协议可以透明地分布在TLS协议上面。然而, TLS 标准并没有规定应用程序如何在TLS上增加安全性;它把如何启动 TLS 握手协议以及如何解释交换的认证证书的决定权留给协议的设计者和实施者来判断。
协议结构
TLS 协议包括两个协议组――TLS记录协议和TLS握手协议――每组具有很多不同格式的信息。在此文件中我们只列出协议摘要并不作具体解析。具体内容可参照相关文档。
TLS记录协议是一种分层协议。每一层中的信息可能包含长度、描述和内容等字段。记录协议支持信息传输、将数据分段到可处理块、压缩数据、应用MAC 、加密以及传输结果等。对接收到的数据进行解密、校验、解压缩、重组等,然后将它们传送到高层客户机。
TLS连接状态指的是TLS记录协议的操作环境。它规定了压缩算法、加密算法和MAC算法。
TLS记录层从高层接收任意大小无空块的连续数据。密钥计算:记录协议通过算法从握手协议提供的安全参数中产生密钥、 IV 和MAC密钥。
TLS 握手协议由三个子协议组构成,允许对等双方在记录层的安全参数上达成一致、自我认证、例示协商安全参数、互相报告出错条件。
数字签名
使用公钥加密技术实现的用于鉴别数字信息的方法,由信息的发送者产生的别人无法伪造的一段数字串,放松方用一个哈希函数从报文中生成报文摘要(Digest),然后使用自己的私钥对该摘要加密,加密后的摘要即时该报文的数字签名。接收方需要用和加密是一样的哈希函数从接收到的报文中算出报文摘要,然后再用发送发的公钥来对报文中的数字签名进行解密,对比两个摘要,如果相同,则该数字签名就是发送发的。
数字证书
数字证书是通信双方中持有公钥和个人唯一信息的由信任的第三方权威机构CA(Certificate Authority)颁发的授权证书,通信中的另一方可以利用其中的签名和声明来识别对方身份,生成相对应的秘钥,验证有效期等。