TLS 协议分析 (九) 现代加密通信协议设计
六. TLS 协议给我们的启发 — 现代加密通信协议设计
在看了这么多的分析和案例之后，我们已经可以归纳出加密通信协议设计的普遍问题，和常见设计决策，
设计决策点：
四类基础算法 加密/MAC/签名/密钥交换 如何选择？对称加密目前毫无疑问应该直接用 aead，最佳选择就是 aes-128-gcm/aes-256-gcm/chacha20-poly1305 了数字签名/验证方案，如果是移动互联网，应该考虑直接放弃 RSA，考虑 P-256 的 ECDSA 公钥证书，或者更进一步的 ed25519 公钥证书。密钥交换算法，目前最佳选择就是 curve25519，或者 P-256。
对称加密算法+认证算法，如何选择？或者直接用 aead？
签名算法如何选择？RSA or ECDSA or Ed25519？
考虑将来的算法调整，要加版本号机制吗？建议是加上，起码在密钥协商的步骤，要加上版本号。便于将来更新算法。
RSA 用作密钥交换是一个好的选择吗？考虑 PFS 建议直接放弃 RSA，RSA 服务器端性能比 ECDSA 更差，签名更大费流量，而且没有前向安全性，给私钥保管带来更大风险。
自建 PKI，是个好的选择吗？crl 如何解决？自建 PKI 可以做到更安全，比如简单的客户端内置数字签名公钥。可是当需要紧急吊销一个证书的时候，只能通过紧急发布新版客户端来解决。
必须用糟糕的 openssl 吗？or something better？crypto++,botan, nacl/libsodium, polarssl？libsodium: ed25519+curve2519+chacha20+poly1305
重放攻击如何解决？某种 seq？或者 nonce 如何生成？
握手过程被中间人篡改的问题怎么解决？
性能：私钥运算的 cpu 消耗可以承受吗？加上某种 cache？要解决私钥运算的高 cpu 消耗，必然就需要 session ticket/session id 这种 cache 机制。显然 session ticket 更好
延迟：密钥协商需要几个 rtt？最少多少？加上 cache 后？和 tcp 对比如何
TLS 的性能(主要指服务器 cpu 消耗)还有空间可以压榨吗？我能设计一个性能更牛逼的吗？
七. 附录：密码学基础概念
本文已经很长了，基础概念的内容更多，再展开介绍就太长了，下面就列一下点，贴一下参考资料，就先这样,以后再说吧。
当然，最好的资料是下面列的书。
1. 块加密算法 block cipher
AES 等
《AES 后分组密码的研究现状 及发展趋势》http://www.ccf.org.cn/resources/1190201776262/2010/04/15/019026.pdf
aead 的介绍（作者是大神）https://www.imperialviolet.org/2015/05/16/aeads.html
3 种组合方式之争http://www.thoughtcrime.org/blog/the-cryptographic-doom-principle/
CBC 模式+MAC-then-encrypt 的 padding oracle 攻击, tls POODLE 漏洞http://drops.wooyun.org/papers/3194https://defuse.ca/blog/recovering-cbc-mode-iv-chosen-ciphertext.html
128 bit 和 256 bit key size 之争https://www.schneier.com/blog/archives/2009/07/another_new_aes.html
nist 对 aes gcm 的技术标准，官方权威文档：http://csrc.nist.gov/groups/ST/toolkit/BCM/documents/proposedmodes/gcm/gcm-spec.pdf
一个 gcm 的调用范例https://github.com/facebook/conceal/blob/master/native/crypto/gcm_util.c
DES1 天之内破解 DES（2008 年）http://www.sciengines.com/company/news-a-events/74-des-in-1-day.html
iPhone 5S 开始，A7 芯片也有了 aes 硬件指令 (ARMv8 指令集)，有 825%的性能提升：http://www.anandtech.com/show/7335/the-iphone-5s-review/4
2. 流加密算法 stream cipher
RC4，ChaCha20 等
序列密码发展现状http://www.ccf.org.cn/resources/1190201776262/2010/04/15/019018.pdf
rc4 : http://www.rc4nomore.com/
[RC4 加密已不再安全，破解效率极高（含视频）] http://www.freebuf.com/news/72622.html
3. Hash 函数 hash funtion
MD5，sha1，sha256，sha512 , ripemd 160，poly1305 等
MD5 被碰撞:http://natmchugh.blogspot.com/2014/10/how-i-created-two-images-with-same-md5.html
http://blog.avira.com/md5-the-broken-algorithm/
4. 消息验证码函数 message authentication code
HMAC-sha256，AEAD 等
为什么要用 MAChttp://www.happybearsoftware.com/you-are-dangerously-bad-at-cryptography.html
Flickr 的漏洞案例：http://netifera.com/research/flickr_api_signature_forgery.pdf
http://www.ietf.org/rfc/rfc2104.txt
5. 密钥交换 key exchange
DH，ECDH，RSA，PFS 方式的（DHE，ECDHE）等
https://blog.cloudflare.com/a-relatively-easy-to-understand-primer-on-elliptic-curve-cryptography/
关于 前向安全性( Perfect Forward Secrecy )http://vincent.bernat.im/en/blog/2011-ssl-perfect-forward-secrecy.html
http://www.cryptopp.com/wiki/Elliptic_Curve_Cryptography
google 对 openssl 里面的椭圆曲线的优化：http://static.googleusercontent.com/media/research.google.com/en//pubs/archive/37376.pdf
http://www.math.brown.edu/~jhs/Presentations/WyomingEllipticCurve.pdf
ripple 从 nistp256k1 曲线迁移到 ed25519https://ripple.com/uncategorized/curves-with-a-twist/
openssh 6.5 开始支持 ed25519, curve25519, chacha20-poly1305http://www.openssh.org/txt/release-6.5
6. 公钥加密 public-key encryption
RSA，rabin-williams 等
RSA 入门必读（斯坦福，普渡的课件）：http://crypto.stanford.edu/~dabo/courses/cs255_winter07/rsa.ppthttps://engineering.purdue.edu/kak/compsec/NewLectures/Lecture12.pdf
PKCS1 标准，应用 RSA 必读：https://www.ietf.org/rfc/rfc3447
RSA 的公钥为什么比 AES 的 key 长？http://crypto.stackexchange.com/questions/8687/security-strength-of-rsa-in-relation-with-the-modulus-size
http://cryptofails.blogspot.ca/2013/07/saltstack-rsa-e-d-1.html
使用什么 padding？ OAEP，为什么不要用 PKCS V1.5
PKCS #1 — #15 标准协议官方网站：http://www.emc.com/emc-plus/rsa-labs/standards-initiatives/public-key-cryptography-standards.htmhttp://arxiv.org/pdf/1207.5446v1.pdf
blinding 一种实现上的技术，用来解决 timing 侧通道攻击的问题https://en.wikipedia.org/wiki/Blinding_(cryptography)http://crypto.stanford.edu/~dabo/papers/ssl-timing.pdf
Twenty Years of Attacks on the RSA Cryptosystem:http://crypto.stanford.edu/~dabo/papers/RSA-survey.pdf
电子信封(digital envelope)http://www.emc.com/emc-plus/rsa-labs/standards-initiatives/what-is-a-digital-envelope.htm
在 openssl 的 evp 接口中有直接支持：https://wiki.openssl.org/index.php/EVP_Asymmetric_Encryption_and_Decryption_of_an_Envelope
7. 数字签名算法 signature algorithm
RSA，DSA，ECDSA (secp256r1 , ed25519) 等
三大公钥体制：RSA，DSA，ECDSARSA 目前是主流，占据绝大多数市场份额 DSA 已经被废弃 ECDSA 是未来的趋势，例如 bitcoin 就用 ECDSAhttps://blog.cloudflare.com/ecdsa-the-digital-signature-algorithm-of-a-better-internet/https://blog.cloudflare.com/a-relatively-easy-to-understand-primer-on-elliptic-curve-cryptography/
8. 密码衍生函数 key derivation function
TLS-12-PRF(SHA-256) , bcrypto，scrypto，pbkdf2 等
9. 随机数生成器 random number generators
/dev/urandom 等
[现代密码学实践指南[2015 年]] https://blog.helong.info/blog/2015/06/05/modern-crypto/
八. 参考文献：
TLS/SSL 相关 RFC 及标准
[TLS 1.2] 链接 https://tools.ietf.org/html/rfc5246
[TLS 1.3 draft specification] 链接 https://github.com/tlswg/tls13-spec
[AES GCM for TLS] 链接 https://tools.ietf.org/html/rfc5288
[ECC cipher suites for TLS] 链接 https://tools.ietf.org/html/rfc4492
[TLS extensions] 链接 https://tools.ietf.org/html/rfc6066
[Application-Layer Protocol Negotiation Extension] 链接 https://tools.ietf.org/html/rfc7301
[X.509 PKI] 链接 https://tools.ietf.org/html/rfc4210
[X.509 PKI and CRLs] 链接 https://tools.ietf.org/html/rfc5280
[美国国家标准局 NIST 的密码学标准] 链接 http://csrc.nist.gov/groups/ST/toolkit/index.html
[NIST SP 800-90A ] 链接 http://csrc.nist.gov/publications/nistpubs/800-90A/SP800-90A.pdf
[nsa 的 SuiteB 密码学标准] 链接 https://www.nsa.gov/ia/programs/suiteb_cryptography/
[TLS on wikipedia] 链接 https://en.wikipedia.org/wiki/Transport_Layer_Security
协议分析文章
http://www.root.org/talks/TLS_Design20071129_2.pdf
[20 Years of SSL/TLS Research An Analysis of the Internet’s Security Foundation] 链接 http://www-brs.ub.ruhr-uni-bochum.de/netahtml/HSS/Diss/MeyerChristopher/diss.pdf
https://www.slideshare.net/yassl/securing-data-in-transit
http://security.stackexchange.com/questions/20803/how-does-ssl-tls-work
[SSL/TLS in Detail] 链接 https://technet.microsoft.com/en-us/library/cc785811(v=ws.10).aspx
[SSL/TLS] 链接 http://www.spiegel.de/media/media-35511.pdf
[The Sorry State Of SSL] 链接 https://hynek.me/talks/tls/
[What’s the matter with TLS?] 链接 http://hyperelliptic.org/internetcrypto/OpenSSLPresentation.pdf
http://blog.csdn.net/CaesarZou/article/details/9331993
)
[X.509 PKI and CRLs] 链接 https://tools.ietf.org/html/rfc5280
[Layman’s Guide to ASN.1] 链接 http://luca.ntop.org/Teaching/Appunti/asn1.html
实际部署调优相关
https://bit.ly/gottls
https://istlsfastyet.com/
https://www.imperialviolet.org/
https://letsencrypt.org/
http://chimera.labs.oreilly.com/books/1230000000545/ch04.to/crypto.html
[RSA Conference 2015 : New Trends In Cryptographic Algorithm Suites Used For TLS Communications] 链接 http://www.rsaconference.com/writable/presentations/file_upload/dsp-f03-new-trends-in-cryptographic-algorithm-suites-used-for-tls-communications.pdf
密码学相关
[Stanford Cryptography open course] 链接 https://www.coursera.org/course/crypto
[crypto101，一本很棒的开源电子书] 链接 http://crypto101.io
[现代密码学理论与实践] 链接 https://book.douban.com/subject/1172109/ - 毛文波
[现代密码学:原理与协议] 链接 http://book.douban.com/subject/5954556/ - Katz and Lindell
[“Modern Crypto: 15 Years of Advancement in Cryptography” — 2015 defcon 大会 Steve Weis 演讲] 链接 http://saweis.net/pdfs/weis-modern-crypto-defcon-2015.pdf
强烈建议不要看 90 年代的书，普遍严重过时，比如《应用密码学：协议、算法与 C 源程序（原书第 2 版）》
[DJBs crypto page] 链接 http://cr.yp.to/crypto.html
[DJBs entropy attacks] 链接 http://blog.cr.yp.to/20140205-entropy.html
[Cryptographic Right Answers] 链接 https://gist.github.com/tqbf/be58d2d39690c3b366ad
http://www.slideshare.net/yassl/securing-data-in-transit
[Schneier 关于密码学 2010 年现状的评述] 链接 <https://www.schneier.com/blog/archives/2013/07/is_cryptography.html
http://security.stackexchange.com/questions/2202/lessons-learned-and-misconceptions-regarding-encryption-and-cryptology
http://chargen.matasano.com/chargen/2009/7/22/if-youre-typing-the-letters-a-e-s-into-your-code-youre-doing.html
http://kodu.ut.ee/~swen/publications/articles/laur-thesis-binded.pdf
https://www.enisa.europa.eu/activities/identity-and-trust/library/deliverables/study-on-cryptographic-protocols
https://github.com/sweis/crypto-might-not-suck
[Cryptographic Best Practices in the Post-Snowden Era] 链接 http://pages.uoregon.edu/joe/crypto-bcp/crypto-bcp.pdf
[Crypto War] 链接 http://en.wikipedia.org/wiki/Crypto_Wars
[52 Things People Should Know To Do Cryptography] 链接 http://www.cs.bris.ac.uk/Research/CryptographySecurity/knowledge.html
http://bristolcrypto.blogspot.com/
https://www.schneier.com/
https://www.imperialviolet.org/2015/05/16/aeads.html
https://crypto.stanford.edu/~dabo/cryptobook/draft_0_2.pdf
http://saweis.net/pdfs/weis-modern-crypto-defcon-2015.pdf
相关开源项目
[GoTLS] 链接 http://golang.org/pkg/crypto/tls/ - go 语言自己搞的 TLS 协议实现
[OpenSSL] 链接 https://www.openssl.org/ - 事实上的标准
[LibreSSL] 链接 http://www.libressl.org/ - OpenBSD 搞的 OpenSSL 的分支，代码可读性大大提高
[BoringSSL] 链接 https://boringssl.googlesource.com/boringssl/ - Google Security team 维护的 OpenSSL 分支
[NSS] 链接 https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Mozilla/Projects/NSS - Mozilla 维护的 TLS 协议实现
[s2n] 链接 https://github.com/awslabs/s2n/ - Amazon 搞的 tls 协议实现
[MiTLS] 链接 http://www.mitls.org/wsgi/home , [TLS Attacks] 链接 http://www.mitls.org/wsgi/tls-attacks
[NaCL] 链接 http://nacl.cr.yp.to/ and [libsodium] 链接 https://github.com/jedisct1/libsodium
[spiped] 链接 http://www.tarsnap.com/spiped.html
本文转自微信后台团队,如有侵犯,请联系我们立即删除
OpenIMgithub 开源地址：
https://github.com/OpenIMSDK/Open-IM-Server
OpenIM 官网 ： https://www.rentsoft.cn
OpenIM 官方论坛： https://forum.rentsoft.cn/
更多技术文章：
开源 OpenIM：高性能、可伸缩、易扩展的即时通讯架构https://forum.rentsoft.cn/thread/3
【OpenIM 原创】简单轻松入门 一文讲解 WebRTC 实现 1 对 1 音视频通信原理https://forum.rentsoft.cn/thread/4
【OpenIM 原创】开源 OpenIM：轻量、高效、实时、可靠、低成本的消息模型https://forum.rentsoft.cn/thread/1
还未添加个人签名 2021.08.30 加入
还未添加个人简介
评论