[IT-Security-1] SSL/TLS

SSL/TLS

Notes from RWTH Aachen University course
“IT security 1” Wintersemester 2019/20
professor: Meyer, Ulrike Michaela

協定適用：
- Server授權 / Server和Client授權
- transport layer的Integrity和(optional)機密性
- applications可呼叫的session-based保護(eg. http)
Secure Socket Layer (SSL)
Transport Layer Security (TLS)

TLS

TLS session
- 是server和client之間的association
- 由handshake protocol生成
- 可以被shared
- 演算法、加密方法相關
TLS connection
- transport layer connection提供一連串服務
- 點對點關係
- 短暫的
- 跟session有關
- key、參數相關

TLS Architecture

Handshake protocol
1. 建立cipher suite
2. server 證明和key交換
3. (client 證明和)key交換
4. 結束handshake
- 結束handshake之後會得到一master secret
- 從此master secret可得其他sessions key用來加密或integrity保障
- 四種key exchange方法
  - RSA
  - Anonymous DH
  - Ephemeral DH
  - Fixed DH
- 不同方法步驟2和3會不同
- RSA
- DH-Anonymous
  1. Client和Server交換未簽章的public DH values
  2. 雙方計算pre-master secret
- Ephemeral(短暫的) DH (DHE)
- Fixed DH
- Handshake: Phase 1
- Handshake: Phase 2
- Handshake: Phase 3
- Server-side-only authentication
  - 用RSA
  - server端DHE，client端DH-anonym
  - server端Fixed DH，client端DH-anonym
- 雙方 authentication
  - Client和Server用DHE
  - Client和Server用Fixed-DH
  - Client和Server混用DHE和Fixed-DH
  - Client和Server用RSA，Client簽章certificate
是由Server決定要哪種方法
- Phase: Finish
  - \(\text{PRF(x)}\)\(\text{=PRF(master secret, "Finish" || hash(handshake_messages))}\)
  - \(\text{master secret}\)\(\text{=PRF (}\)\(\text{pre-master secret}\)\(\text{,"master secret"|| ClientHello.random || ServerHello.random)}\)
  \(\text{PRF}\) 是一個 pseudo random function
ChangeCipherSpec Protocol
- 定義ChangeCipherSpec message，用來作handshake protocol的一部分
Session Resumption(恢復)
- 因為session setup是overhead
- Problems:
  - server的performance限制
  - DoS攻擊
- Session resumption：
  - 可以重複使用Pre-Master-secret
  - 但生成新random number以生成新的master secret
Record Protocol
- pending state的參數
- handshake protocol的參數
- 用法：
  - 對 upper layer 的 payload 操作
  - Output 的 TLS payload 包含壓縮、integrity保護、加密
  - 另 output 一個 record protocol header 說明 protocol 內容
Validation (Certificate) 是由 application 所做，而非TLS/SSL