SSL/TLS高强度加密：绪论

标准的好处就是你有充足的选择。如果确实不喜欢现存的标准，你只需等待来年发布一个你喜欢的新标准。

-- A. Tanenbaum, "Introduction to Computer Networks"

作为绪论，本文针对的是熟悉Web、HTTP、Apache的读者而不是安全方面的专家，它不是SSL协议的权威性指南，不讨论在一个组织中管理证书的特殊技术，也没有重要的法定专利声明及摘录和引用限制。但是，本文会通过综合讲述各种概念、定义和例子，给mod_ssl的使用者提供背景资料，作为更深入探索的起点。

这里的内容主要是来源于Introducing SSL and Certificates using SSLeay并经过作者Frederick J. Hirsch许可。此文由 Open Group Research Institute于1997年夏，发表在Web Security: A Matter of Trust, World Wide Web Journal, Volume 2, Issue 3, Summer 1997，肯定意见请反馈给Frederick Hirsch(原作者)，反对意见请反馈给Ralf S. Engelschall(mod_ssl的作者)。

AC96)，提供了保密性、完整性和认证的基础。

密码系统

假设Alice想给她的银行发一个消息以划转资金，并希望这个消息是保密的，因为其中含有她的帐号和划转金额等信息。一种方案是使用密码系统，将要传输的信息转变为加密形式，从而只能为希望他读懂的人读懂。一旦加密为这种形式，这条消息也许只能用一个密钥来破译，如果没有，那么这条信息毫无用处，因为好的密码系统可以使破译难度高到入侵者认为原文不值得他们花费那么大的努力。

密码系统有两大类：常规的和公共密钥。

常规密码: 又称为对称密码，需要发送者和接收者共同持有一个密钥：一小段用来加密和解密的秘密信息。如果这个密钥是保密的，那么这条消息除了发送者和接受者以外可能没有人可以阅读。如果Alice和银行共同持有一个密钥，则可以互相发送保密信息。但是，私有通讯密钥的选择行为本身，却可能不是无懈可击的。
公共密钥密码: 又称为不对称密码，定义了一种使用两个密钥的算法以解决密钥交换问题，一个密钥用于加密，另一个用于解密，从而使简单公布一个密钥(公共的密钥，简称：公钥)而保留其他的(私有的密钥，简称：私钥)以接收保密消息成为可能。

任何人都可以用公钥加密一条消息，而仅允许私钥的持有者阅读。如此，Alice就可能使用公钥加密其保密消息，发送给私钥的持有者(银行)，只有银行能够对它解密。

消息摘要

虽然Alice可能加密其消息使它称为私有的，但仍应注意到某些人可能会篡改或替换其原始消息，以划转资金到他们自己的帐户。一种保证Alice消息完整性的方法是同时发一个其消息的简单摘要给银行，供银行与消息本身比对，如果相符则消息正确。

这样的方法被称为消息摘要、单向函数或散列函数。消息摘要用于对较大而且变长的消息建立较短而且等长的一种表述，其设计使将摘要还原成消息极其困难，而且对两个不同的消息几乎不可能生成相同的摘要，从而排除了替换一个消息为另一个而维持相同摘要的可能性。

Alice面临的另一个挑战是要保证摘要发送到银行的安全，如此，才能确保消息的完整性。

一种解决方法是在摘要中包含数字签名。

数字签名

当Alice发送消息到银行，银行需要确认此消息的确是她发送的，而不是入侵者盗用其帐号。为此，可以在消息中包含一个由Alice建立的数字签名。

数字签名是以加密的消息摘要和其他信息(比如一个流水号)以及发送者的私有密钥建立的。虽然任何人都可能用公共密钥解密签名，但是只有签发者知道其私有密钥，也就是，只有密钥的持有者才能签发。包含在签名中的摘要只对该消息有效，以确保没有人可以改变摘要而保持签名不变。

为了避免签名日后被入侵者破译和再利用，签名包含有一个流水号。如此，万一(只是假设)Alice并没有发送此消息，虽然她可能真的签发过，银行可以免遭其欺诈性指控。

表1所示。主题中的信息包含身份信息(识别名[Distinguished Name])和公共密钥，还包括发布此证书的证书机构的名称和签名以及证书的有效期限，还可能会有证书机构监管者信息和流水号等附加信息。

X509]中定义了识别名的各个项及其名称和缩写(见表2)。

X208] [PKCS]表示，记号法定义了如何表示内容，编码规则定义了如何将信息转变成二进制形式。证书的二进制编码使用了基于更通用的基本编码规则(Basic Encoding Rules[BER])的识别名编码规则(Distinguished Encoding Rules[DER])。为了在不能处理二进制的情况下进行传输，二进制形式用Base64编码方式[MIME]转换成ASCII形式，其编码结果是以开始和结束符号分隔的若干的行，称为PEM形式(其名称来源于"Privacy Enhanced Mail")，如下所示：

Example of a PEM-encoded certificate (snakeoil.crt)

Thawte和VeriSign，提供如下服务：

验证证书的申请

处理证书的申请

授予和管理证书

自己建立一个证书机构也是可能的，虽然在Internet环境中有风险，但在验证个体或服务器较容易的Intranet环境中，会很有用。

证书的管理

建立一个证书机构需要一个坚强的监管、技术和管理体系。证书机构不仅仅是授予证书，还必须管理证书的有效期和更新，并维护一个已授予的但已经失效的证书列表(作废证书列表[Certificate Revocation Lists，或CRL])。比如，Alice作为公司雇员有资格申请证书，又如，Alice离开公司后需要作废此证书等。由于凭证书可以到处通行无阻，所以不可能从证书本身看出已经作废，因此，验证证书的有效性就必须查作废证书列表(而这通常不是自动处理的一部分)。

说明

如果使用了一个浏览器没有默认配置的证书机构，则必须加载这个证书机构的证书进入浏览器，使浏览器可以验证由这个证书机构签发的服务器证书。这样做是有风险的，因为一旦加载，浏览器会接受由这个证书机构签发的所有证书。

SSL2] First SSL protocol for which implementations exists - NS Navigator 1.x/2.x
- MS IE 3.x
- Lynx/2.8+OpenSSL SSL v3.0 Expired Internet Draft (from Netscape Corp.) [SSL3] Revisions to prevent specific security attacks, add non-RSA ciphers, and support for certificate chains - NS Navigator 2.x/3.x/4.x
- MS IE 3.x/4.x
- Lynx/2.8+OpenSSL TLS v1.0 Proposed Internet Standard (from IETF) [TLS1] Revision of SSL 3.0 to update the MAC layer to HMAC, add block padding for block ciphers, message order standardization and more alert messages. - Lynx/2.8+OpenSSL
如表4所示，SSL协议有多种版本。SSL3.0的一个优点是增加了对加载证书链的支持，以允许服务器在发给浏览器的授予者证书上附加一个服务器证书。链的加载也允许浏览器验证服务器证书，即使对此授予者的证书机构证书并没有安装，因为它已经包含在这个证书链中了。SSL3.0目前正由Internet Engineering Task Force(IETF)研发，是传输层安全[TLS]协议标准的基础。

Figure 1所示，其过程可能因服务器是否配置为支持服务器证书和是否要求有客户证书有所不同。虽然存在密码信息管理需要额外握手操作的情况，本文只说明其中有共性的部分，参见所有可能情况下的SSL规范。

说明

SSL会话一旦建立就可能是可重用的，以避免在初始会话时的性能损失和许多步骤的重复。为此，服务器为其后的连接缓存了为每个SSL会话设定的唯一的会话标志，以减少握手操作(直到服务器缓存中的会话标志过期为止)。

AC96, p516]的信息交换过程中抵御攻击。

AC96, ch12]，有多个变种(包括DES40和3DES_EDE)；"Idea"是现有最好的最坚强的加密算法之一；"RC2"是RSADSI[AC96, ch13]的专属的算法。

Figure 2所示，在不检查数据的较底层的协议中传输。封装协议对其底层协议来说是未知的。

Figure 3所示，用于客户端和服务器之间的传输应用和SSL控制数据，可能把数据分割成较小的单元，或者组合多个较高层协议数据为一个单元。在使用底层可靠传输协议传输数据单元之前，它可能会对这些单元进行压缩、附着摘要签名和加密(注意：目前所有主要SSL的实现都缺乏对压缩的支持)。

Figure 3: SSL Record Protocol

保护HTTP通讯

SSL的一个常见的用途是保护浏览器和网络服务器之间的网络HTTP通讯，但这并排除应用于不加保护的HTTP。其方法主要是，对普通HTTP加以SSL保护(称为HTTPS)，但有一个重要的区别：它使用URL类型https而不是http ，而且使用不同的服务器端口(默认的是443)。mod_ssl为Apache网络服务器提供的功能主要就是这些了...

http://www.counterpane.com/ for various other materials by Bruce Schneier.
http://www.itu.int/rec/recommendation.asp?type=items&lang=e&parent=T-REC-X.208-198811-I.
http://www.itu.int/rec/recommendation.asp?type=folders&lang=e&parent=T-REC-X.509.
http://www.rsasecurity.com/rsalabs/pkcs/.
http://ietf.org/rfc/rfc2045.txt.
http://www.netscape.com/eng/security/SSL_2.html.
http://www.netscape.com/eng/ssl3/draft302.txt.
http://ietf.org/rfc/rfc2246.txt.

Apache2.2 中文手册