网络安全论文(计算机网络安全

《网络安全论文(计算机网络安全》由会员分享，可在线阅读，更多相关《网络安全论文(计算机网络安全（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、计算机网络安全之 SSL 协议计算机科学与技术 090532 郭双顶 摘要 目前，随着 Internet 的快速发展，互联网上的信息安全越来越引起人 们的关注。特别是近年来网上银行、电子商务和电子政务的发展，如何保证传输 信息，特别是交易信息的保密性、完整性已成为继续解决的问题。安全套接层协 议(Security Socket Layer Protocol ,简称 SSL)是 Internet 上进行保密通信 的一个安全协议。关键词1. 前言传输层在TCP/IP协议族中具有重要地位，它加强和弥补了 IP层的服务。从 服务类型看， IP 层是点到点的，而传输层提供端到端的服务；从服务质量看， 传

2、输层提高了可靠性，使得高层应用不必关注可靠性问题，而仅需解决与自身应 用功能相关的问题；从协议依赖关系看，应用层协议直接构建于传输层之上。应用层协议直接与用户交互，因此它们的安全性也会受到最直接的关注。举 个直观的例子，电子商务系统通常采用B/S结构，用户通过浏览器访问电子商务 网站、购买商品并进行网上支付。在这类应用中，机密性、完整性、服务器身份 认证、不可否认性和可用性都是用户所需的。此外，在进行文件和邮件传输时， 用户也有类似的安全需求。遗憾的是，常用的 HTTP、FTP 等协议都无法满足这些 安全需求。虽然 HTTP、FTP 和 Telnet 等协议提供了基于口令的身份认证机制， 但在

3、互联网这个开放的环境中，这种简单的保护显得微不足道。改变这种现状的途径之一就是为每个应用层协议都增加安全功能。对于应用 设计者而言，这是一个并不轻松的工作；对于应用使用者而言，部署多个安全应 用时，势必会消耗大量的系统资源。另一种途径就是从传输层人手。既然高层应 用都是基于传输层的，那么增强这个层次的安全性显得更具备通用性。它可以把 高层应用从安全性这个复杂的命题中解放出来，使用者也可用较小的开销获得所 需的安全服务。SSL和TLS就是第二种途径的实例，它们分别是安全套接层(Secure Socket Layer)和传输层安全(Transport Layer Security)的缩写。SSL首

4、先由网景公 司提出，最初 是为了保护 Web 安全，最终 却为提高传输层安全提供了一个通 用 的解决方案。在SSL获得了广泛应用 之后，IETF斟于SSLv3，制定了 TLS 标准。 TLSv1 与 SSLv3 几乎完全一致。SSL 介绍(Secure socket Layer & Security Socket Layer)1.2 SSL 的设计目标电子商务应用催生了 SSL。如前所述，电子商务通常采用B/S结构，客户可 以通过浏览器访问商务网站，获取商品列表、下定单并进行网上支付。网景公司 最为知名的产品就是其同名的 Web 浏览器，所以其最初把目标定位于增强 Web 安全性也就很容易理解

5、了。Web的后台是HTTP，因此，从协议设计的角度看就是 要增强 HTTP 的安全性。由于各类 Web 应用的安全要求并不完全相同，比如普通 Web 页面浏览的安全需求就远不及电子商务那么明显，所以 SSL 的设计目标也包 括要让普通的 HTTP 协议和增强安全性的协议之间具有良好的互操作性。从安全的角度看，电子商务应用中的客户端会有以下考虑：首先，如果页面 提示用户输入支付金额和支付密码，这个页面是不是真正的经销商给出的呢？或 者输入这些信息后是发送给真正的经销商吗？其次，支付密码是关键信息，不能 被泄露；最后，支付的金额值不能在传输过程中被篡改，否则客户可能会蒙受损 失。从上述考虑出发，

6、SSL 要满足机密性、完整性安全需求，同时应实现服务器 身份认证。在大多数应用环境下，服务器并不关心客户的身份，但有的经销商只 和特定的客户交互，或者为某些用户提供特殊的服务，这时就会有客户端认证的 需求。因此， SSL 提供的安全服务可概括为：机密性、完整性、服务器认证以及 可选的客户端认证。除了访问Web服务器，利用浏览器也可以访问邮箱和新闻组，所以SSL也应 该满足这些应用的安全需求，它应该是一种通用的解决方案。这些应用基于 TCP， 因此SSL的设计者并没有更改高层应用，而是在TCP和应用之间加入了 SSL，以 便以一种通用而透明的模式提供安全服务。1.3 SSLv 3协议流程从协议栈

7、层次关系看，SSL位于应用层和传输层之间。使用SSL保护的高层 应用报文需要封装在SSL报文中投递，而所有SSL报文最终仍要封装在传输层报 文中投递。SSLv3是一个协议套件，它由4个协议组成，即：握手协议(Handshake)、记 录 协议( Record) 、更改密 码规范协议 (ChangeCipherSpec) 以及警告 协议 (Alert) 。握手协议用于安全机制的协商，它的功能包括：(1) 必选的服务器认证，即客户端认证服务器的身份。(2) 可选的客户端谁，即服务器可以选择认证客户端的身份，也可以放弃该 功能。(3) 算法协商，即客户端和服务器协定采用的压缩算法、加密算法和消息验

8、证码算法。码算法。压缩数据有利于提高通信效率，某些网络接口(数据链路(层协议具有数据 压缩功能。但经过加密处理后， SSL 报文成为随机数，压缩产生的优化并不显著， 因此必须在加密之前对数据进行压缩。 SSL 加入了压缩算法，但并未规定可以使 用的压缩算法。算法协商由客户端发起，客户端把息己支持的所有算法发送给服 务器，并由服务器选中最终使用的算法。(4) 密钥生成，即生成客户端和服务器共享的会话密钥。 SSLv3 提多种密钥 生成方式，比如基于RSA的密钥传输和基于D-H的密钥协商方式。在保护数据时， SSLv3要使用四个密钥，由共享密钥推导得出，以用于加密、计算MAC两个功能 以及两个通信

9、方向。更改密码规范协议只包括一条消息。在安全协商完成后，客户端和服务器交 换这条消息，以通告对方启用协商好的安全参数，随后的消息都将用这些参数保 护。警告协议包括两种功能：一是提供了报错机制，即通信过程中若某一方发现 了问题，便会利用该协议通告对等端；二是提供了安全断连机制，即以一种可认 证的方式关闭连接。 TCP 是面向连接的，使用不加认证的断连方式会面临“截断” 攻击的威胁，安全断连用于解决该问题。记录协议是SSLv3的数据承载协议，规定了 SSLv3的报文格式以及对报文的处理过程。握手报文及应用数据都要封装成“记录”的形式投递。2 SSL协议工作过程2.1 SSL 握手协议：SSL 握手

10、协议包含两个阶段，第一个阶段用于建立私密性通信信道，第二个 阶段用于客户认证。1）第一阶段：第一阶段是通信的初始化阶段，通信双方都发出 HELLO 消息。当双方都接 收到 HELLO 消息时，就有足够的信息确定是否需要一个新的密钥。若不需要新 的密钥，双方立即进入握手协议的第二阶段。否则，此时服务器方的 SERVER HELLO 消息将包含足够的信息使客户方产生一个新的密钥。这些信息包括服务器 所持有的证书、加密规约和连接标识。若密钥产生成功，客户方发出 CLIENT MASTER KEY 消息，否则发出错误消息。最终当密钥确定以后，服务器方向客 户方发出 SERVER VERIFY 消息。因

11、为只有拥有合适的公钥的服务器才能解开 密钥。下图为第一阶段的流程：表 2.1 第一阶段的流程需要注意的一点是每一通信方向上都需要一对密钥，所以一个连接需要四个 密钥，分别为客户方的读密钥、客户方的写密钥、服务器方的读密钥、服务器方 的写密钥。2) 第二阶段：第二阶段的主要任务是对客户进行认证，此时服务器已经被认证了。服务器 方向客户发出认证请求消息： REQUEST CERTIFICATE 。当客户收到服务器方 的认证请求消息，发出自己的证书，并且监听对方回送的认证结果。而当服务器 收到客户的认证，认证成功返回 SERVER FINISH 消息，否则返回错误消息。 到此为止，握手协议全部结束。

12、消息名方向内容不需要新密钥CLIENT - HELLOC -Schallenge, session id, cipher specsSERVER - HELLOS -cconnectionid, session id hitCLIENT - FINISHC -sE client write key connection-idSERVER-VERIFYS -cE server write key challengeSERVER - FINISHS -cE server write key session id需要新密钥CLIENT - HELLOC -schallenge, cipher spe

13、csSERVER - HELLOS -cconnec tio n-id,server_cer ti fica te,ciph er_specsCLIENT - MASTER -KEYC -sE server_public_key master_keyCLIENT - FINISHC -sE client write key connection-idSERVER - VERIFYS -cE server write key challengeSERVER - FINISHS -cE server write key new session id需要客户认证client - helloc -sc

14、hallenge, session id, cipher specsserver - hellos -cconnection-id, session id hitclient - finishc -sE client write key connection-idserver-verifys -cE server write key challengerequest - certificates -cEserver_write_key auth_type,challengeclient - certificatec -sEclient_write_key cert_type,client_ce

15、 rt ,response dataserver - finishs -cE server write key session id表 2.2 典型的协议消息流程2.3 记录层协议组成 记录层协议规定了即有发送和接收数据的打包形式，该协议提供了通信，身 份认证等功能，它是一个面向连接的可靠传输协议。在 SSL 中，即有数据被打装在记录中，一个记录由两部份组成，记录和非零 长度的数据oSSL的握手协议和报文要求必须放在一个ssl记录层协议的记录中， 而应用层报文允许占用多个 SSL 记录来传递。（1）SSL 记录头格式ssl的记录头可以是两个或三个字节长的编码。ssl记录头包含的信息有记 录头的长度、记录数据的长度、记录数据中是否有填充数据。其中填充数据是在 使用块加密算法时，填充实际数据，使其长度恰好是块的整数倍，以便利传输和 加/解密。（2）ssL 记录数据格式ssL 记录数据部份含有三个分量MAC数据：用于数据完整性检查ACTUAL数据：是被传送的应用数据PADDING数据：是当采用分组码时即需要的填充数据3 与 SET 协议的比较在当今的电子商务中使用最为广泛的两种安全协议是 SS