Đề tài Nghiên cứu về SSL và ứng dụng của SSL trong bảo mật Web

o thức SSL: Phần trước cung cấp sự mô tả sơ lược về SSL handshake, là sự trao đổi thông tin giữa client và server trước khi gửi các message đã được mã hóa.Phần này mô tả chi tiết hơn.Hình sau minh họa chuỗi tuần tự các message được trao đổi trong SSL handshake.Các message mà chỉ được gửi trong 1 trường hợp nào đó được đánh dấu là tùy chọn. Hình 2: Các message SSL Các message SSL được gửi theo thứ tự sau: 1) Client hello: client gửi đến server các thông tin bao gồm phiên bản SSL cao nhất và 1 danh sách các cipher suite mà nó hỗ trợ. (TLS 1.0 được chỉ ra như là SSL3.1).Thông tin cipher suite bao gồm các thuật toán mã hóa và kích thước khóa. 2) Server hello: server chọn ra phiên bản SSL cao nhất và cipher suite tốt nhất mà cả client và server hỗ trợ, và gửi thông tin này về cho client. 3) Certificate: server gửi cho client 1 chứng chỉ hoặc 1 chuỗi chứng chỉ.Về cơ bản,1 chuỗi chứng chỉ bắt đầu bằng chứng chỉ khóa công khai của server và kết thúc bằng chứng chỉ gốc của tổ chức có thẩm quyền chứng chỉ.Message này là tùy chọn,nhưng nó được dùng bất cứ khi nào xác thực server là cần thiết. 4) Certificate request: nếu server cần xác thực client,nó gửi cho client 1 yêu cầu xem chứng chỉ.Trong các ứng dụng internet,message này hiếm khi được gửi đi. 5) Server key exchange: server gửi cho client 1 message trao đổi khóa server trong khi khóa công khai được gửi ở phần 3) bên trên thì không đủ cho trao đổi khóa. 6) Server hello done: server nói với client rằng nó hoàn thành các message đàm phán ban đầu. 7) Certificate: nếu server cần chứng chỉ từ client trong message 4, client gửi chuỗi chứng chỉ của nó,cũng giống như server làm trong message 3. 8) Client key exchange: client sinh ra thông tin được dùng để tạo ra khóa trong mã hóa đối xứng.Với RSA, client mã hóa thông tin khóa này bằng khóa công khai của server rồi gửi nó đến server. 9) Certificate verify: message này được gửi khi client trình ra chứng chỉ như trên.Mục tiêu của nó là cho phép server hoàn thành tiến trình xác thực client.Khi message này được dùng,client gửi thông tin với chữ kí số tạo bằng hàm băm mã hóa.Khi server giải mã thông tin này bằng khóa công khai của client,server có thể xác thực client. 10) Change cipher spec: client gửi message bảo server thay đổi kiểu mã hóa. 11) Finished: client nói với server rằng nó sẵn sàng để bắt đầu trao đổi dữ liệu an toàn. 12) Change cipher spec: server gửi message bảo client thay đổi kiểu mã hóa. 13) Finished: server nói với client rằng nó sẵn sàng để bắt đầu trao đổi dữ liệu an toàn.Kết thúc SSL handshake. 14) Encrypted data: client và server trao đổi với nhau,sử dụng thuật toán mã hóa đối xứng và hàm băm mã hóa đã đàm phán ở message 1 và 2,và dùng khóa bí mật mà client gửi cho server trong message 8. 15) Closed messages : Kết thúc 1kết nối,mỗi bên gửi 1 message close-notify để thông báo đầu kia biết kết nối bị đóng. Nếu các tham số được sinh ra trong 1 phiên SSL được lưu lại,các tham số này có thể thỉnh thoảng được dùng lại cho các phiên SSL sau.Việc lưu lại các tham số phiên SSL cho phép các trao đổi bảo mật về sau được bắt đầu nhanh chóng hơn. Lựa chọn Cipher suite và xóa Entity verification: Giao thức SSL/TLS định nghĩa 1 chuỗi các bước đặc biệt để bảo đảm 1 kết nối “được bảo vệ”.Tuy nhiên,việc lựa chọn Cipher suite sẽ tác động trực tiếp đến loại bảo mật mà kết nối có được.Ví dụ,nếu 1 cipher suite nặc danh được chọn,ứng dụng không có cách nào để kiểm tra định danh của đầu xa.Nếu 1 suite-không có mã hóa, được chọn,tính bí mật của dữ liệu không thể được bảo vệ.Thêm vào đó,giao thức SSL/TLS không chỉ rõ rằng những tài liệu chứng nhận nhận được phải khớp với những cái mà đầu kia gửi.Nếu kết nối theo cách nào đó mà bị redirect đến 1 kẻ xấu,nhưng tài liệu chứng nhận của kẻ xấu này khi trình ra thì được chấp nhận dựa trên những tư liệu tin tưởng hiện tại,kết nối này sẽ được xét là hợp lệ. Khi dùng SSLSockets/SSLEngines,nên luôn luôn kiểm tra tài liệu chứng nhận của đầu xa trước khi gửi bất kì dữ liệu nào.Các lớp SSLSockets và SSLEngines không tự động kiểm tra hostname trong URL có khớp với hostname trong tài liệu chứng nhận của đầu kia hay không.Một ứng dụng có thể bị khai thác bằng URL spoofing nếu hostname không được kiểm tra. Các giao thức như HTTPS cần thiết phải kiểm tra hostname.Các ứng dụng có thể dùng HostnameVerifier để viết chồng lên luật hostname HTTPS mặc định . I.2 Kiến trúc SSL : SSL được thiết kế để dùng TCP cung cấp 1 dịch vụ bảo mật đầu cuối-đến-đầu cuối đáng tin cậy.SSL không phải là một giao thức đơn mà là 2 lớp giao thức,như minh họa dưới đây. Hình I.1 : Chồng giao thức SSL SSL Handshake Protocol SSL Change Cypher Spec Protocol SSL Alert Protocol HTTP SSL Record Protocol TCP IP SSL Record Protocol cung cấp các dịch vụ bảo mật cơ bản cho nhiều giao thức khác nhau ở các lớp trên.Trong thực tế, Hyper Text Transfer Protocol (HTTP),cung cấp dịch vụ trao đổi cho tương tác Web client/server,có thể hoạt động trên đỉnh của SSL.Ba giao thức lớp trên được định nghĩa như là các phần của SSL: Handshake Protocol,Change Cypher Spec Protocol và Alert Protocol.Các giao thức mang tính đặc trưng-SSL này được dùng trong phần quản lý trao đổi SSL và được xét đến trong phần sau. Hai khái niệm SSL quan trọng là SSL session (phiên SSL) và SSL connection ( kết nối SSL) ,được định nghĩa như sau: Connection ( kết nối): 1 kết nối là 1 transport _ trong định nghĩa mô hình phân lớp OSI_ cung cấp 1 loại dịch vụ thích hợp.Với SSL,những kết nối như vậy là những mối quan hệ ngang hàng.Các kết nối thì trao đổi nhanh chóng.Mỗi kết nối gắn với 1 phiên. Session (phiên): 1 phiên SSL là 1 liên kết giữa 1 client và 1 server.Các phiên được tạo ra bằng Handshake Protocol (giao thức bắt tay).Các phiên định nghĩa 1 tập các tham số bảo mật bằng mật mã,có thể được chia sẻ giữa nhiều kết nối.Các phiên được dùng để tránh những đàm phán tốn kém_về các tham số bảo mật mới_cho mỗi kết nối. Giữa bất kì 1 cặp của nhóm nào (các ứng dụng như HTTP trên client hay server),có thể có nhiều kết nối bảo mật. Về lý thuyết ,có thể có nhiều phiên đồng thời giữa các nhóm,nhưng đặc trưng này không được dùng trong thực tiễn. Thực sự có nhiều trạng thái gắn với mỗi phiên.Một khi 1 phiên được thành lập,có trạng thái hoạt động hiện thời cho cả đọc và ghi, (như nhận và gửi..).Thêm vào đó, trong suốt quá trình Handshake Protocol, trạng thái treo đọc và ghi được tạo ra.Dựa trên kết luận thành công của Handshake Protocol,các trạng thái treo trở thành trạng thái hiện thời. -Một trạng thái phiên được định nghĩa bởi các thông số sau (các định nghĩa lấy từ đặc trưng SSL): Session Identifier : 1 chuỗi byte bất kì được chọn bởi server để nhận dạng trạng thái phiên là hoạt động (active) hay phục hồi lại (resumable). Peer certificate: một chứng chỉ X509.v3.Thành phần này của trạng thái có thể là null. Compression method: thuật toán được dùng để nén dữ liệu trước khi mã hóa. Cypher spec : chỉ ra thuật toán mã hóa dữ liệu (như rỗng,AES…) và thuật toán băm (như MD5 hay SHA - 1) sử dụng để tính toán MAC.Nó cũng định nghĩa các thuộc tính mã hóa như hash-size. Master secret : 48 byte bí mật được chia sẻ giữa client và server. Is resumable : một cờ chỉ ra rằng phiên này có thể được dùng để khởi tạo các kết nối khác hay không. -Một trạng thái kết nối được định nghĩa bởi các tham số sau: Server and client random: các chuỗi byte được chọn bởi server và client cho mỗi kết nối. Server write MAC secret: khóa bí mật được sử dụng bởi phép tính MAC trên dữ liệu, được gửi bởi server. Client write MAC secret: khóa bí mật được sử dụng bởi phép tính MAC trên dữ liệu,được gửi bởi client. Server write key: khóa mã hóa quy ước cho dữ liệu được mã hóa bởi server và giải mã bởi client. Client write key :khóa mã hóa quy ước cho dữ liệu được mã hóa bởi client và giải mã bởi server. Initialization vectors: khi 1 khối mã trong mode CBC được dùng, một vector khởi tạo (IV) được duy trì cho mỗi key.Phần này được khởi tạo trước tiên bởi SSL Handshake Protocol.Sau đó,khối mã hóa cuối cùng từ mỗi record được để dành lại để dùng làm IV cho record sau . Sequence number : mỗi bên duy trì các sequence number riêng cho mỗi message được truyền hoặc được nhận trong mỗi kết nối.Khi 1 bên gửi hoặc nhận một change cypher spec message, sequence number thích hợp được thiết lập về 0.Sequence number không thể vượt quá 264-1. I.3 Giao thức SSL Record : SSL Record Protocol cung cấp 2 dịch vụ cho kết nối SSL: Confidentiality (tính cẩn mật): Handshake Protocol định nghĩa 1 khóa bí mật được chia sẻ, khóa này được sử dụng cho mã hóa quy ước các dữ liệu SSL. Message integrity (tính toàn vẹn thông điệp):Handshake Protocol cũng định nghĩa 1 khóa bí mật được chia sẻ, khóa này được sử dụng để hình thành MAC (mã xác thực message). Hình sau chỉ ra toàn bộ hoạt động của SSL Record Protocol.SSL Record Protocol nhận 1 message ứng dụng sắp được truyền đi,phân mảnh dữ liệu thành nhiều block,nén dữ liệu 1 cách tùy chọn,áp dụng vào 1 MAC,mã hóa,thêm vào header,và truyền khối kết quả thu được trong 1 segment TCP.Dữ liệu nhận được được giải mã,kiểm tra ,giải nén,sắp xếp lại và phân phối đến người sử dụng ở lớp cao hơn. Hình I.2 : Hoạt động của SSL Record Protocol Bước đầu tiên là phân mảnh.Mỗi message của lớp bên trên được phân mảnh thành các block ,mỗi block là 214 byte (16384 byte) hoặc ít hơn. Tiếp theo,nén đƣợc áp dụng 1 cách tùy chọn.Nén phải là không mất mát thông tin và có thể không làm tăng chiều dài nội dung nhiều hơn 1024 byte (Dĩ nhiên,người ta mong muốn nén làm co lại dữ liệu hơn là nới rộng dữ liệu.Tuy nhiên ,với những block ngắn,có thể ,do định dạng quy ước,thuật toán nén thực sự làm cho output dài hơn input).Trong SSLv3 (cũng như phiên bản hiện tại của TLS),không có thuật toán nén nào được chỉ rõ,vì vậy thuật toán nén mặc định là null. Bƣớc xử lí kế tiếp là tính toán MAC (mã xác thực message) trên dữ liệu đã được nén.Để thực hiện cần dùng đến1 khóa bí mật được chia sẻ.Phép tính được định nghĩa như sau: hash(MAC_write_secret || pad_2 || hash(MAC_write_secret || pad_1 ||seq_num ||SSLCompressed.type || SSLCompressed.length || SSLCompressed.fragment)) trong đó: Ø || : phép nối/hoặc. Ø MAC_write_secret: khóa bí mật được chia sẻ. Ø hash: thuật toán băm mã hóa, MD5 hoặc SHA-1. Ø pad_1: byte 0x36 (0011 0110) được lặp lại 48 lần (384 bit) cho MD5 và 40 lần (320 bit) cho SHA-1. Ø pad_2: byte 0x5c (0101 1100) được lặp lại 48 lần cho MD5 và 40 lần cho SHA-1. Ø seq_num: sequence number cho message này. Ø SSLCompressed.type: giao thức ở lớp trên được dùng để xử lí phân mảnh này. Ø SSLCompressed.length: chiều dài của phân mảnh đã được nén. Ø SSLCompressed.fragment: phân mảnh đã được nén (nếu nén không được dùng, phân mảnh ở dạng plaintext). Chú ý rằng,cái này tương tự như thuật toán HMAC.Điểm khác biệt là 2 phần đệm (pad) được || trong SSLv3 và được XOR trong HMAC.Thuật toán MAC trong SSLv3 được dựa trên bản phác thảo Internet ban đầu cho HMAC.Phiên bản gần nhất của HMAC được định nghĩa trong RFC 2104,sử dụng XOR. Kế tiếp, message đã nén cộng thêm MAC được mã hóa theo phƣơng pháp mã hóa đối xứng.Mã hóa có thể không làm tăng chiều dài nội dung hơn 1024 byte,vì vậy chiều dài tổng cộng không vượt quá 214+2048. Các thuật toán mã hóa sau được cho phép: Block cipher (Mã hóa khối) Stream cipher (Mã hóa luồng) Thuật toán Kích thước khóa Thuật toán Kích thước khóa AES 128,256 RC4-40 40 IDEA 128 RC4-128 128 RC2-40 40 DES-40 40 DES 56 3DES 168 Fortezza 80 DES (Data Encryption Standard) là một thuật toán mã hoá có chiều dài khoá là 56 bit. 3-DES (Triple-DES): là thuật toán mã hoá có độ dài khoá gấp 3 lần độ dài khoá trong mã hoá DES DSA (Digital Signature Algorithm): là một phần trong chuẩn về xác thực số đang được được chính phủ Mỹ sử dụng. KEA (Key Exchange Algorithm) là một thuật toán trao đổi khoá đang được chính phủ Mỹ sử dụng. MD5 (Message Digest algorithm) được phát thiển bởi Rivest. RSA: là thuật toán mã hoá công khai dùng cho cả quá trình xác thực và mã hoá dữ liệu được Rivest, Shamir, and Adleman phát triển. RSA key exchange: là thuật toán trao đổi khoá dùng trong SSL dựa trên thuật toán RSA. RC2 and RC4: là các thuật toán mã hoá được phát triển bởi Rivest dùng cho RSA Data Security. SHA-1 (Secure Hash Algorithm): là một thuật toán băm đang được chính phủ Mỹ sử dụng. Các thuật toán trao đổi khoá như KEA, RSA key exchange được sử dụng để 2 bên client và server xác lập khoá đối xứng mà họ sẽ sử dụng trong suốt phiên giao dịch SSL. Và thuật toán được sử dụng phổ biến là RSA key exchange.Các phiên bản SSL 2.0 và SSL 3.0 hỗ trợ cho hầu hết các bộ mã hoá. Người quản trị có thể tuỳ chọn bộ mã hoá sẽ dùng cho cả client và server. Khi một client và server trao đổi thông tin trong giai đoạn bắt tay (handshake), họ sẽ xác định bộ mã hoá mạnh nhất có thể và sử dụng chúng trong phiên giao dịch SSL. Fortezza có thể được sử dụng trong mục tiêu mã hóa smart card. Với mã hóa stream (luồng),message đã nén cộng thêm MAC được mã hóa.Chú ý rằng MAC được tính toán trước khi mã hóa xảy ra và MAC được mã hóa cùng với plaintext hoặc là plaintext đã nén. Với mã hóa block (khối),MAC có thể được đệm thêm trước khi mã hóa.Phần đệm thêm (padding) có dạng gồm nhiều byte đệm được theo sau bởi 1 byte chỉ rõ chiều dài của phần đệm.Tổng số lượng đệm vào là lượng nhỏ nhất sao cho tổng kích thước dữ liệu được mã hóa (plaintext +MAC + padding) là 1 bội số của chiều dài khối mã hóa.Ví dụ, plaintext (hoặc text đã nén nếu nén được dùng) là 58 byte, với MAC là 20 byte (dùng SHA-1), được mã hóa với chiều dài block là 8 byte (như DES..).Cùng với byte padding.length ,nó sinh ra tổng cộng 79 byte.Để tạo ra 1 số nguyên là bội của 8,1 byte đệm được thêm vào. Bước cuối cùng của xử lí SSL Record Protocol là gắn thêm vào1 header ,bao gồm các mục sau: Content Type (8 bit): giao thức lớp trên được dùng để xử lí phân mảnh đi kèm. Major Version (8 bit): chỉ ra phiên bản SSL tối đa được dùng. Ví dụ, SSLv3, giá trị này là 3. Minor Version (8 bit) : chỉ ra phiên bản tối thiểu được dùng.Ví dụ, SSLv3 ,giá trị này là 0. Compressed Length (16 bit) : chiều dài theo byte của phân mảnh plaintext (hoặc chiều dài theo byte của phân mảnh đã nén nếu nén được dùng).Gía trị lớn nhất là 214+2048. Các loại nội dung được định nghĩa là change_cipher_spec,alert,handshake, và application_data. Ba cái đầu tiên là các giao thức đặc trưng-SSL,được bàn đến trong phần kế tiếp.Chú ý rằng không có sự khác biệt nào được tạo ra giữa các ứng dụng (như HTTP..) có thể dùng SSL,nội dung dữ liệu được tạo ra bởi các ứng dụng đó thì không trong suốt đối với SSL. Hình sau minh họa định dạng SSL record. I.4 Giao thức SSL Change Cipher Spec : Giao thức SSL Change Cipher Spec là giao thức đơn giản nhất trong ba giao thức đặc trưng của SSL mà sử dụng giao thức SSL Record . Giao thức này bao gồm một message đơn 1 byte giá trị là 1. Mục đích chính của message này là sinh ra trạng thái tiếp theo để gán vào trạng thái hiện tại,và trạng thái hiện tại cập nhật lại bộ mã hóa để sử dụng trên kết nối này. I.5 Giao thức SSL Alert : Giao thức SSL Alert được dùng để truyền cảnh báo liên kết SSL với đầu cuối bên kia.Như với những ứng dụng khác sử dụng SSL, alert messages được nén và mã hóa, được chỉ định bởi trạng thái hiện tại. Mỗi message trong giao thức này gồm 2 bytes .Byte đầu tiên giữ giá trị cảnh báo(1) hoặc nguy hiểm(2) để thông báo độ nghiêm ngặt của message.Nếu mức độ là nguy hiểm,SSL lập tức chấp dứt kết nối.Những kết nối cùng phiên khác vẫn có thể tiếp tục nhưng sẽ không kết nối nào khác trên phiên này được khởi tạo thêm.Byte thứ hai chứa một mã chỉ ra cảnh báo đặc trưng. Đầu tiên , chúng ta liệt kê những cảnh báo đó mà luôn ở mức nguy hiểm ( được định nghĩa từ những thông số SSL): unexpected_message: message không thích hợp. bad_record_mac: MAC không chính xác. decompression_failure: việc giải nén nhận input không thích hợp(ví dụ như không thể giải nén hoặc giải nén lớn hơn độ dài tối đa cho phép). handshake_failure: bên gửi không thể thương lượng một bộ chấp nhận được của các thông số bảo mật được đưa ra từ những lựa chọn có sẵn. illegal_parameter: một trường trong một handshake message thì vượt khỏi dãy hoặc trái với những trường khác Phần còn lại của cảnh báo thì như sau: close_notify: thông báo cho bên nhận rằng bên gửi sẽ không gửi thêm message nào nữa trong kết nối này.Mỗi nhóm thì được yêu cầu gửi một close_notify cảnh báo trước khi kết thúc phần ghi của một kết nối. no_certificate: có thể được gửi để trả lời cho một yêu cầu certificate nếu không certificate thích hợp nào có sẵn. bad_certificate: certificate nhận được thì không hợp lệ(ví dụ như chứa một chữ ký không xác minh). unsupported_certificate: dạng certificate nhận được thì không hỗ trợ. certificate_revoked: certificate đã bị thu hồi bởi nhà cung cấp. certificate_expired: certificate đã hết hạn đăng ký. certificate_unknown: một số phát sinh không nói rõ xuất hiện trong quá trình xử ký certificate làm cho nó không thể chấp nhận. I.6 GIAO THỨC SSL HANDSHAKE Phần „khó hiểu‟ nhất của SSL là giao thức Handshake. Giao thức này cho phép server và client chứng thực với nhau và thương lượng cơ chế mã hóa , thuật toán MAC và khóa mật mã được sử dụng để bảo vệ dữ liệu được gửi trong SSL record.Giao thức SSL Handshake thường được sử dụng trước khi dữ liệu của ứng dụng được truyền đi. Giao thức SSL Handshake bao gồm một loạt những message trao đổi giữa client và server. Mỗi message có ba trường: Type (1 byte): chỉ ra một trong mười dạng message . Length (3 bytes): độ dài của message theo bytes. Content (>=0 bytes): tham số đi kèm với message này, được liệt kê trong Hình I.5a Hình I.5a Các kiểu message giao thức SSL handshake Kiểu message Thông số Hello_request Null Client_hello version, random, session id, cipher suite, compression method Server_hello version, random, session id, cipher suite, compression method Certificate chain of X.509v3 certificates Server_key_exchange parameters, signature Certificate_request type, authorities Server_done Null Certificate_verify signature Client_key_exchange parameters, signature Finished hash value Hình I.5b thể hiện trao đổi lúc ban đầu cần được thiết lập một kết nối logic giữa client và server.Việc trao đổi có thể xem như có 4 giai đoạn. Hình I.5b Cơ chế giao thức SSL Handshake I.6.1 Giai đoạn 1 – Thiết lập khả năng bảo mật : Giai đoạn này được dung để bắt đầu một kết nối logic và thiết lập khả năng bảo mật mà sẽ liên kết với nó.Việc trao đổi thì được khởi tạo bởi client bằng việc gửi một client_hello message với những thông số sau đây: Version: version SSL mới nhất mà client biết. Random: một cấu trúc sinh ra ngẫu nhiên từ client, bao gồm một nhãn thời gian 32 bit và 28 bytes sinh bởi một bộ sinh số ngẫu nhiên an toàn. Những giá trị này phục vụ cho lần này vsử dụng suốt quá trình trao đổikhóa để ngăn tấn công lập lại. Session ID: một ID của phiên có chiều dài thay đổi được.SessionID khác 0 nghĩa là client muốn cập nhật tham số của một kết nối đang tồn tại hay tạo một kết nối mới trên phiên này.SessionID = 0 chỉ ra rằng client muốn thiết lập một kết nối mới trên một phiên mới. CipherSuite: đây là 1 danh sách mà chứa những bộ biên dịch của những thuật toán mã hóa được hỗ trợ bởi client, tham khảo theo thứ tự giảm dần. Mỗi thành phần trong danh sách (mỗi bộ mã hóa) định nghĩa cả một khóa trao đổi và một CipherSpec, những thông số này sẽ được bàn đến sau. Compression Method: đây là danh sách của những phương thức nén mà client hỗ trợ. Sau khi gửi client_hello message, client chờ nhận server_hello message mà chứa cùng thông số với client_hello message.Với server_hello message, những thỏa thuận kèm theo được áp dụng. Trường Version chứa version thấp hơn được đề nghị bởi client và cao nhất được hổ trợ bởi sever.Trường Random được sinh ra bởi server và độc lập với trường Random của client. Nếu trường SessionID của client khác 0, thì giá trị tương tự được dùng bởi server,ngược lại thì trường SessionID của server chứa giá trị của một phiên mới. Trường CipherSuite chứa bộ mã hóa chọn bởi server từ những đề xuất của client. Trường Compression chứa phương thức nén chọn bởi server từ những đề xuất của client. Thành phần đầu tiên của thông số Cipher Suite là phương thức trao đổi khóa (ví dụ như bằng cách nào những khóa mã hóa cho việc mã hóa thông thường và MAC được trao đổi ). Những phương thức trao đổi khóa sau được hỗ trợ: RSA: khóa bí mật được mã hóa với khóa công khai RSA của bên nhận. Một public-key certificate cho khóa bên nhận phải được tạo sẵn. Fixed Diffie-Hellman: đây là sự trao đổi khóa Diffie-Hellman trong certificate của server chứa các thông số công khai Diffie-Hellman được ký bởi Certificate Authority (CA) .Nghĩa là certificate khóa công khai chứa các thông số khóa công khai Diffie-Hellman. Client chứa sẵn các thông số khóa công khai Diffie- Hellman đó trong certificate nếu chứng thực client được yêu cầu hoặc trong một message trao đổi khóa.Phương thức này mang lại kết quả một khóa bí mật cố định giữa hai đầu, dựa trên tính toán Diffie- Hellman sử dụng khóa công khai cố định. Ephemeral Diffie-Hellman: Phương pháp được sử dụng để tạo khóa „ephemeral‟(tạm thời,1 lần)– khóa tạm thời. Trong trường hợp này, khóa công khai Diffie-Hellman được trao đổi,được ký sử dụng khóa bí mật RSA hoặc DSS của bên gửi.Bên nhận có thể sử dụng khóa công khai tương ứng để xác minh chữ ký. Certificate được sử dụng để xác thực khóa công khai. Điều này như là sự bảo đảm nhất của ba lựa chọn Diffie-Hellman bởi vì nó là kết quả của sự tạm thời và khóa xác thực. Anonymous Diffie-Hellman: thuật toán Diffie-Hellman cơ bản được sử dụng, không chứng thực.Nghĩa là mỗi lần một bên gửi thông số Diffie-Hellman công khai của nó cho bên kia thì không xác thực.Điều này gần như là có thể bị tấn công bởi tấn công Man-in-the-middle ,trong đó kẻ tấn công điều khiển cả nhóm anonymous Diffie-Hellman. Fortezza: phương pháp định nghĩa cho lược đồ Fortezza. Định nghĩa kèm theo cho một phương pháp trao đổi khóa là CipherSpec , bao gồm những trường sau : CipherAlgorithm: một vài thuật toán kể đến : RC4, RC2, DES, 3DES, DES40, IDEA, Fortezza. MACAlgorithm: MD5 hoặc SHA-1. CipherType: luồng hoặc khối. IsExportable: True hoặc False. HashSize: 0, 16 (cho MD5), hay 20 (cho SHA-1) bytes. Key Material: thứ tự của các bytes mà chứa dữ liệu được dùng trong sinh khóa . IV Size: kích thước của giá trị khởi tạo cho mã hóa Cipher Block Chaining (CBC). I.6.2 Giai đoạn 2 – Xác thực server và trao đổi khóa : Server bắt đầu giai đoạn này bằng cách gửi certificate của nó nếu nó cần được xác thực; thông điệp chứa một hoặc một chuỗi certificate(chứng thực) X.509. Thông điệp chứng thực được yêu cầu cho bất kì một phương pháp trao đổi khóa nào được thỏa thuận, ngoại trừ anonymous Diffie-Hellman.Chú ý rằng nếu fixed Diffie-Hellman được dùng,thì thông điệp chứng thực có chức năng như là thông điệp trao đổi khóa của server vì nó chứa các tham số Diffie-Hellman công khai của server. Sau đó một thông điệp server_key_exchange được gửi đi nếu nó được yêu cầu.Nó không được yêu cầu trong 2 trường hợp sau: Ø (1) Server đã gửi một certificate với các tham số fixed Diffie-Hellman. Ø (2) Trao đổi khoá RSA được dùng. Thông điệp server_key_exchange cần cho các trường hợp sau: - Anonymous Diffie-Hellman : Nội dung thông điệp bao gồm hai giá trị Diffie-Hellman toàn cục(một số nguyên tố và một số nguyên tố cùng nhau với số đó) cùng với khóa Diffie- Hellman của server. - Ephemeral Diffie-Hellman : nội dung thông điệp bao gồm 3 tham số Diffie-Hellman cung cấp cho anonymous Diffie-Hellman,cùng với một chữ kí của các tham số này. - Trao đổi khóa RSA,mà theo đó server sử dụng RSA nhưng có một khóa chữ kí chỉ của RSA. Theo đó,client không thể gửi đi cách đơn giản một khóa bí mật được mã hóa với khóa công khai/bí mật RSA phụ và sử dụng thông điệp server_key_exchanged để gửi khóa công khai.Nội dung thông điệp bao gồm hai tham số của khóa công khai RSA phụ(số mũ và số dư) cùng với một chữ ký của các tham số này. - Fortezza: một vài chi tiết thêm về chữ kí được đảm bảo. Như thường lệ,một chữ kí được tạora bởi việc lấy mã băm của một thông điệp và mã hóa nó với khóa bí mật của bên gửi. Trong trường hợp này mã băm được định nghĩa: Hash (ClientHello.random||ServerHello.random||ServerParams) Vì vậy mã băm bao gồm không chỉ các thông số Diffie-Hellman hay RSA,mà còn có hai số ngẫu nhiên từ thông điệp hello khởi tạo.Điều này đảm bảo chống lại tấn công replay và misrepresentation(giả dạng).Trong trường hợp chữ kí DSS,mã băm được biểu diễn sử dụng giải thuật SHA-1. Trong trường hợp chữ kí RSA,cả mã băm MD5 và SHA-1 đều được tính toán, và sự nối nhau của hai mã băm(36 byte) được mã hoá với khóa bí mật của server. Kế đến, một nonanonymous server(server không dùng anonymous Diffie-Hellman) có thể yêu cầu một certificate từ client.Một thông điệp certificate_request bao gồm hai thông số certificate_type và certificate_authorities. Kiểu certificate chỉ ra giải thuật khóa công khai,và nó dùng: - RSA,chỉ dùng chữ kí - DSS,chỉ dùng chữ kí - RSA cho Diffie-Hellman thích hợp, trong trường hợp này chữ kí được dùng chỉ để xác thực,bằng cách gửi dùng certificate được kí với RSA. - DSS cho fixed Diffie-Hellman, một lần nữa,chỉ dùng để xác thực. - RSA cho ephemeral Diffie-Hellman. - DSS cho ephemeral Diffie-Hellman. - Fortezza. Thông số thứ 2 của thông điệp certificate_request là một danh sách các tên của những CA đặc biệt được chấp nhận. Thông điệp cuối cùng trong giai đoạn 2, và là một phần luôn được yêu cầu,là thông điệp Server_done,mà được gửi cho server để chỉ ra điểm cuối của thông điệp cuối của server_hello và các message đi kèm.Sau khi gửi thông điệp,server sẽ chờ hồi đáp của client.Thông điệp này không có tham số. I.6.3 Giai đoạn 3 – Xác thực client và trao đổi khóa : Ø Trong khi nhận thông điệp server_done, client sẽ xác nhận xem server cung cấp một chứng chỉ hợp lệ hay chưa nếu được yêu cầu và kiểm tra xem các thông số của server_hello được chấp nhận hay không.Nếu tất cả đều thoả mãn, client gửi một hay nhiều message trở lại cho server. Nếu server yêu cầu một certificate,client bắt đầu giai đoạn này bằng cách gửi 1 thông điệp certificate.Nếu khống có certificate phù hợp nào hợp lệ, client gửi một cảnh báo no_certificate thay thế. Ø Kế đến là thông điệp client_key_exchange phải được gửi đi trong giai đoạn này.Nội dung của thông điệp phụ thuộc vào kiểu trao đổi khóa. Như sau: - RSA: client sinh một trường 48 byte pre-master secret và mã hóa với khóa công khai từ chứng thực của server hoặc khóa RSA phụ từ thông điệp server_key_exchange. Nó dùng để tính toán một master secret(sẽ được nói sau). - Ephemeral hoặc Anonymous Diffie-Hellman: các tham số Diffie-hellman công khai của client được gửi đi. - Fixed Diffie-Hellman: các tham số Diffie-Hellman công khai của client được gửi đi trong một thông điệp certificate,vì vậy nội dung của thông điệp là null. - Fortezza: các tham số Fortezza của client được gửi đi. Ø Cuối cùng,trong giai đoạn này,client sẽ gửi 1 message certificate_verify để cung cấp xác thực tường minh của một chứng chỉ client.Thông điệp này chỉ được gửi theo sau bất kì một client certificate nào đã đánh dấu là có khả năng(nghĩa là tất cả certificate ngoại trừ những cái chứa tham số fixed Diffie-Hellman). Thông điệp này đánh dấu một mã băm dựa trên các thông điệp có trước,được định nghĩa như sau: CertificateVerify.signature.md5_hash MD5(master_secret || pad_2 || D5(handshake_messages || master_secret || pad_1)); Certificate.signature.sha_hash SHA(master_secret || pad_2 || SHA(handshake_messages || master_secret || pad_1)); Ø Với pad_1 và pad_2 là các giá trị được định nghĩa sớm hơn cho MAC, handshake_messages xem xét đến tất cả các thông điệp giao thức bắt tay được gửi đi hay được nhận bắt đầu từ client_hello nhưng không bao gồm thông điệp này,và master_secret là khóa bí mật được tính toán mà quá trình xây dựng sẽ được tìm hiểu sau. Nếu khóa bí mật của user là DSS, thì nó được dùng để mã hóa mã băm SHA-1. Nếu khóa bí mật của user là RSA, nó được dùng để mã hóa chuỗi mã băm MD5 và SHA-1. Ø Trong trường hợp khác, mục đích là để xác minh quyền sở hữu của client với khóa bí mật cho chứng thực client.Cho dù là bất cứ ai đang lạm dụng certificate của client thì cũng sẽ không thể gửi message này. I.6.4 Giai đoạn 4 – Kết thúc: Ø Giai đoạn này hoàn thành thiết lập của một kết nối an toàn,Client gửi một thông điệp change_cipher_spec và chép CipherSpec đệm vào CipherSpec hiện tại.Chú ý rằng thông điệp này không được xem là một phần của giao thức bắt tay nhưng được gửi đi sử dụng giao thức Change Cipher Spec. Client sau đó ngay lập tức gửi thông điệp kết thúc theo giải thuật mới, với các khóa và các bí mật.Thông điệp kết thúc xác minh xem quá trình trao đổi khóa và xác thực có thành công hay không.nội dung của thông điệp hoàn tất là một chuỗi của hai giá trị băm: MD5(master_secret || pad2 || MD5(handshake_messages || Sender || master_secret || pad1)) SHA(master_secret || pad2 || SHA(handshake_messages || Sender || master_secret || pad1)) Ø Tại đó bên gửi là một mã mà xác định rằng bên gửi là client , và handshake_messages là tất cả dữ liệu từ tất cả thông điệp bắt tay trở lên nhưng không bao gồm thông điệp này. Ø Khi đáp lại hai thông điệp này,server gửi thông điệp change_cipher_spec của chính nó, chuyển đổi trạng thái treo cho cipherSpec hiện tại và gửi thông điệp kết thúc của nó đi.Ở điểm này quá trình bắt tay hoàn thành và client và server có thể bắt đầu trao đổi dữ liệu lớp ứng dụng. I.7 TÍNH TOÁN MÃ HÓA Gồm việc tạo ra 1 shared master secret bằng cách trao đổi khóa, và sự sinh ra các tham số mật mã từ master secret. I.7.1 Việc tạo Master Secret : Shared master secret là 1 giá trị one-time 48 byte (384 bits) được sinh ra cho phiên này bằng cách trao đổi khóa an toàn.Việc tạo ra gồm hai bước: -Đầu tiên, một pre-master-secret được trao đổi -Thứ hai, master_secret được tính toán bằng cả ai nhóm. Đối với trao đổi pre_master_secret, có hai khả năng xảy ra: Ø RSA: 48 byte pre_master_secret được sinh ra bởi client, mã hóa với khóa RSA công khai của server, và gửi cho server.Server giải mã ciphertext sử dụng khóa bí mật của nó để phục hồi lại pre_master_secret. Ø Diffie-Hellman: cả client và server sinh ra khóa công khai Diffie-Hellman. Sau đó, những khóa này được trao đổi, mỗi bên biểu diễn việc tính toán Diffie-Hellman để tạo ra shared_pre_master_secret. Cả 2 bên tính toán master_secret như sau: master_secret = MD5 (pre_master_secret || SHA ('A' || pre_master_secret ||ClientHello.random || ServerHello.random)) || MD5 (pre_master_secret || SHA ('BB' || pre_master_secret || ClientHello.random || ServerHello.random)) || MD5 (pre_master_secret || SHA ('CCC' || pre_master_secret || ClientHello.random || ServerHello.random)) Với ClientHello.random và ServerHello.random là 2 giá trị số ngẫu nhiên được trao đổi trong thông điệp hello khởi tạo ban đầu. I.7.2 Việc sinh các tham số mã hóa : CipherSpec yêu cầu một khóa xác thực của client, một khóa xác thực của server, và một khóa mật mã của client, một khóa mật mã của server, một vector khởi tạo IV của client, một vector khởi tạo IV của server, mà được sinh ra từ master_secret theo thứ tự đó.Những tham số này được sinh ra từ master_secret bằng cách băm master_secret thành chuỗi liên tục các byte bảo mật với chiều dài vừa đủ của những tất cả các tham số cần thiết . Việc sinh nguyên liệu khóa từ master_secret sử dụng cùng định dạng cho việc sinh ra master_secret từ pre_master_secret: key_block = MD5(master_secret || SHA('A' || master_secret || ServerHello.random || ClientHello.random)) || MD5(master_secret || SHA('BB' || master_secret || ServerHello.random || ClientHello.random)) || MD5(master_secret || SHA('CCC' || master_secret || ServerHello.random || ClientHello.random)) || . . Cho đến khi đủ số output được phát sinh.Kết quả của cấu trúc giải thuật này là hàm sinh số ngẫu nhiên. Ta có thể xem master_secret như giá trị ngẫu nhiên đưa hạt giống sinh số ngẫu nhiên vào trong hàm sinh số ngẫu nhiên.Các số ngẫu nhiên client và server có thể được nhìn như là các giá trị không đáng tin cậy(salt value) làm phứctạp sự giải mã các mật mã. I.8 TRANSPORT LAYER SECURITY: I.8.1 Version Number : Định dạng của một record TLS giống định dạng của record SSL, và các trường trong phần header cũng có ý nghĩa giống nhau.Một sự khác biệt là trong các giá trị phiên bản TLS hiện tại,bản chính là 3 và bản phụ là 1. I.8.2 Message Authentication Code : Có 2 điểm khác biệt giữa SSLv3 và TLS MAC schemes: giải thuật thực tế và phạm vi của phép tính MAC. TLS tạo ra việc sử dụng giải thuật HMAC được định nghĩa trong RFC 2104.Nhớ lại,HMAC được định nghĩa như sau: HMACK(M) = H[(K+ opad)||H[(K+ ipad)||M]] Với : H: hàm băm nhúng(dành cho TLS, hoặc MD5 hoặc SHA-1) M: thông điệp đầu ra đối với HMAC K+ : khóa bí mật đệm các số 0 vào phía bên trái để kết quả bằng với chiều dài khối mã băm (đối với MD5, và SHA-1, chiều dài khối bằng 512 bits) Ipad =00110110(36H) lặp lại 64 lần (512 bits) Opad =01011100(5CH) lặp lại 64 lần (512 bits) SSLv3 dùng cùng giải thuật, ngoại trừ các byte đệm được nối vào vào khóa bí mật hơn là được XOR với khóa bí mật được đệm vào chiều dài khối.Mức độ an toàn cùng giống trong cả 2 trường hợp. Đối với TLS, phép tính toán MAC hoàn thành các trường hợp được chỉ ra trong đẳng thức sau: HMAC_hash(MAC_write_secret, seq_num || TLSCompressed.type || TLSCompressed.version || TLSCompressed.length || TLSCompressed.fragment) Phép toán MAC bao gồm tất cả các trường được hàm chứa bởi phép tính toán SSLv3, cộng với trường TLSCompresses.version, mà là version của giao thức đang được dùng. I.8.3 Hàm tính số nhẫu nhiên : TLS tạo cách sử dụng hàm tạo số ngẫu nhiên dùng cho PRF để mở rộng các secret(phần bí mật) thành các khối dữ liệu cho mục đích sinh khóa hay phê chuẩn.Đối tượng là để tạo ra cách sử dụng các giá trị shared secret nhỏ có lien hệ với nhau, nhưng để phát sinh các khối dài hơn theo cách an toàn khỏi sự tấn công dựa trên hàm băm và MACx.PRF dựa trên hàm mở rộng dữ liệu sau: P_hash(secret, seed) = HMAC_hash(secret, A(1) || seed) || MAC_hash(secret, A(2) || seed) || HMAC_hash(secret, A(3) || seed) || ... Với A() được định nghĩa: A(0)=seed A(i) =HMAC_hash(secret,A(i-1)) Hàm mở rộng dữ liệu tạo cách sử dụng giải thuật HMAC, với hoặc MD5 hoặc SHA-1 như là trên cơ sở hàm băm.Như ta có thể thấy,P_hash có thể lặp đi lặp lại nhiều lần như sự cần thiết để tạo ra số lượng dữ liệu được yêu cầu.Ví dụ, nếu P_SHA-1 được dùng để sinh ra 64 byte dữ liệu,nó sẽ được lặp đi lặp lại 4 lần tạo ra 80 byte dữ liệu,mà 16 byte cuối bị loại bỏ.Trong trường hợp này,P_MD5 cũng sẽ được lặp lại 4 lần,tạo ra chính xác 64 bytes dữ liệu.Chú ý rằng mỗi lần lặp lại sẽ gọi 2 hàm thực thi HMAC, mỗi một cái sẽ quay sang gọi 2 hàm thực thi trên cơ sở giải thuật hàm băm. Để tạo ra PRF an toàn đến mức có thể,nó sử dụng 2 giải thuật băm theo cách mà sẽ đảm bảo sự an toàn của nó nếu giải thuật vẫn còn bảo mật.PRF được định nghĩa : hash(ClientHello.random || ServerHello.random || ServerParams) PRF lấy khi đầu vào một giá trị bí mật, một nhãn xác định, và một giá trị hạt giống(seed) và tạo ra một output có chiều dài tùy ý.Output được tạo bằng cách phân cắt giá trị bí mật thành hai nửa (S1 và S2 và biểu diễn P_hash ở mỗi nửa,sử dụng MD5 ở một nửa và SHA-1 ở nửa khác.Hai kết quả được thực hiện bởi phép XOR để tạo ra output, cho mục đích này,P_MD5 nhìn chung phải lặp lại nhiều lần hơn P_SHA-1 để tạo một lượng dữ liệu ngang bằng cho input bằng hàm XOR) I.8.4 Mã cảnh báo : TLS hỗ trợ tất cả các mã alert code được định nghĩa trong SSLv3 với ngoại lệ no_certificate. Một số các code thêm vào được định nghĩa trong TLS, sau đây là một số cảnh báo mức nguy hiểm: Ø decryption_failed : một cipher text được giải mã theo cách sai, hoặc nó không phải là phép nhân của chiều dài khối hoặc giá trị đệm của nó,khi kiểm tra là không đúng. Ø record_overflow:một TLS record được nhận với một payload(ciphertext) có chiều dài 214+2048 bytes, hoặc ciphertext được giải mã với chiều dài lớn hơn 214+1024 byte. Ø unknown_ca : một chuỗi certificate hợp lệ hoặc 1 phần chuỗi được nhận,nhưng certificate không được chấp nhận bởi vì CA certificate không thể được cấp phát hoặc không thể tạo ra kết nối với 1 CA hiểu biết,tin cậy. Ø access_defined: một certificate hợp lệ được nhận, vì khi access_control được thừa nhận, sender quyết định không thực thi với thỏa thuận. Ø decord_error : một thông điệp không thể được giải mã vì 1 trường bị thiếu range đặc biệt hoặc chiều dài của message không đúng. Ø export_restriction : một thỏa thuận không được chấp nhận với việc xuất ra các hạn chế trên chiều dài khóa bị phát hiện. Ø protocol_version: phiên bản giao thức mà client nỗ lực thỏa thuận được nhận thấy nhưng không hỗ trợ. Ø insufficient_security: trả về thay thế handshake_failure khi thỏa thuận bị thất bại 1 cách đặc biệt bởi vì server yêu cầu cipher nhiều bảo mật hơn những cái khác được hỗ trợ bởi client. Ø internal_error: một lỗi bên trong không liên hệ với cấp tương đương hoặc sự sửa lỗi của giao thức tạo ra không thể để tiếp tục. Phần còn lại của các cảnh báo mới bao gồm: Ø decrypt_error: toán hạng mã hóa bắt tay bị hư, bao gồm không thể xác minh 1 chữ kí,mã hóa 1 trao đổi khóa hay công nhận 1 thông điệp hoàn tất. Ø user_canceled: quá trình bắt tay này bị hoãn lại vì 1 số lí do không liên quan đến sự thất bại giao thức. Ø no_renegotiation: gửi đi bởi client trong phần đáp lại client hello sau khi thiết lập bắt tay.hoặc những thông điệp này sẽ có kết quả bình thường trong việc thỏa thuận lại,nhưng cảnh báo này chỉ ra rằng sender không thể thỏa thuận.Thông điệp này luôn luôn là 1 cảnh báo(warning). I.8.5 Cipher suite : Có nhiều sự khác nhau nhỏ giữa các cipher suite sẵn có dưới SSLv3 và dưới TLS: Ø Trao đổi khóa:TLS hỗ trợ tất cả các công nghệ trao đổi khóa của SSLv3 với ngoại lệ của Fortezza. Ø Các giải thuật mã hóa đối xứng:TLS bao gồm tất cả các giải thuật mã hóa đối xứng được tìm thấy trong SSLv3,với ngoại lệ của Fortezza. I.8.6 Các dạng client certificate : TLS định nghĩa cá kiểu certificate sau đây được yêu cầu trong thông điệp certificate_request:rsa_sign,dss_sign,rsa_fixed_dh, và dss_fixed_dh. Tất cả những kiểu này được định nghĩa trong SSLv3. Thêm vào đó,SSLv3 bao gồm rsa_ephemeral_dh, dss_ephemeral_dh và fortezza_kea. Ephemeral Diffie-Hellman bao gồm đánh dấu các tham số Difie-Hellman với hoặc RSA hoặc DSS, với TLS, rsa_sign và kiểu đánh dấu riêng không cần thiết để đánh dấu các tham số Diffie-Hellman.TLS không bao gồm hệ thống Fortezza. I.8.7 Certificate Verify và Finished Message : Trong thông điệp TLS_certificate_verify, mã băm MD5 và SHA-1 được tính toán chỉ trên các thông điệp bắt tay(handshake_message).Nhớ lại rằng SSLv3 tính toán hàm băm còn bao gồm master_secret và đệm.Các trường thêm vô này thất bại trong việc cộng thêm bảo mật không được thêm vào. Khi các thông điệp hoàn tất trong SSLv3, thông điệp kết thúc trong TLS là 1 mã băm dựa trên shared_master_secret, thông điệp bắt tay ở trước, và một nhãn xác định client hay server, việc tính toán có đôi chút khác biệt. Đối với TLS ta có: PRF(master_secret, finished_label, MD5(handshake_messages)|| SHA-1(handshake_messages)) Với finished_label là chuỗi “client_finished” đối với client và “server finished” đối với server. I.8.8 Tính toán mã hóa : Pre_master_secret đối với TLS được tính toán cùng 1 cách như trong SSLv3.Như trong SSLv3, master_secret trong TLS được tính toán như 1 hàm băm của pre_master_secret và hai số ngẫu nhiên hello.Công thức của phép tính toán TLS khác với công thức tính của SSLv3,được định nghĩa như sau: master_secret = PRF(pre_master_secret, "master secret", ClientHello.random || ServerHello.random) Giải thuật biểu diễn cho đến khi 48 byte của output số ngẫu nhiên được tạo ra.Phép tính toán của khối vật liệu key(MAC secret keys,khóa mã hóa phiên, và ma trận khởi tạo IVs) được định nghĩa như sau: key_block=PRF(master_secret,"keyexpansion",SecurityParameters.server_random || SecurityParameters.client_random) Cho đến khi đủ output được sinh ra.Như với SSLv3,key_block là 1 hàm của master_secret và client và server random numbers, nhưng với TLS giải thuật thực tế là khác biệt. I.8.9 Phần đệm : Trong SSL, phần đệm thêm vào trước để mã hóa dữ liệu user là số lượng nhỏ nhất được yêu cầu để mà kích thước tổng của dữ liệu được mã hóa là một phép nhân của chiều dài khối của cipher.Trong TLS, padding có thể là bất kìsố lượng nào mà có kết quả trong một tổng mà là một phép nhân của chiều dài khối của cipher lên đến 1 giá trị lớn nhất là 255 byte.Ví dụ, nếu 1 plaintext (hoặc văn bản nén được dùng) cộng với MAC+padding length byte là dài 79 byte.Sau đó chiều dài padding,tính theo byte, có thể là 1,9,17 và hơn nữa,đến 249. Chiều dài phần đệm tùy biến có thể chống lại các tấn công dựa trên một phép phân tích các chiều dài của các thông điệp trao đổi. SSL 2.0 hoạt động như sau: 1. Kết nối từ client đến server được thực hiện bằng giao thức HTTPS (HTTP+SSL) 2. Server kí khóa công khai (public key) bằng khóa bí mật (private key) của mình và gửi cho client 3. Client dùng khóa công khai của server để xác nhận đúng server đang liên lạc 4. Client kiểm tra xem có CA nào đã kí vào khóa. Nếu không client sẽ hỏi người dùng xem có nên tin tưởng vào server không 5. Client sinh ra một khóa bất đối xứng (asymmetric key) cho phiên giao dịch, khóa này được mã hóa bằng khóa công khai của máy chủ và gửi ngược lại. Khoá này cũng sẽ được dùng để mã hóa tất cả các thông tin sau này. SSL 3.0 bổ sung thêm cho SSL 2.0 bằng cách hỗ trợ cho chứng thực máy khách (client certificate), giúp server có thể nhận diện ngược lại client. SSL 3.0 hoạt động như SSL 2.0 , nhưng sau khi client đã xác thực server, đến lượt server sẽ kiểm tra ngược lại client. CHƯƠNG II : ỨNG DỤNG CỦA SSL PHƯƠNG PHÁP TẤN CÔNG WEB HTTP II.1 CÁC ỨNG DỤNG PHỔ BIẾN CỦA SSL : Tuy đến nay vẫn còn tồn tại một số lỗ hổng có thể bị khai thác nhưng SSL vẫn là giao thức bảo mật cao nhất mà chưa một giao thức bảo mật nào có thể thay thế vai trò của nó. Nó phổ biến đến mức nếu thấy tên một giao thức có hậu tố “s” thì người ta biết ngay giao thức ứng dụng đó được kết hợp kèm với SSL. Sau đây là một số port phổ biến của những ứng dụng đi kèm SSL được IANA công nhận : Name Port Description Nsiiop 261 Dịch vụ IIOP trên TLS/SSL Https 443 HTTP trên TLS/SSL Smtps 465 SMTP trên TLS/SSL Nntps 563 NNTP trên TLS/SSL Ldaps 636 LDAP trên TLS/SSL Ftps-data 989 FTP-dữ liệu trên TLS/SSL Ftps 990 FTP-điều khiển trên TLS/SSL Telnets 992 TELNET trên TLS/SSL Imaps 994 IRC trên TLS/SSL Pop3s 995 POP3 trên TLS/SSL Ngoài một số ứng dụng phổ biến hiện nay của SSL như bảo mật trong Remote Desktop Protocol cho kết nối Terminal Service, Http cho Outlook Web Access hay Smtp/Imap/Pop3 cho mail , ứng dụng quan trọng của SSL mà không thể không nhắc tới là SSL VPN. Đó là lý do tại sao không chỉ các nhà cung cấp thiết bị mạng phần cứng đang đua nhau trong việc phát triển các sản phẩm hổ trợ SSL VPN mà cả những nhà cung cấp thiết bị mạng “mềm” như Microsoft cũng đưa nó vào sản phẩm Windows Server 2008 và Windows Vista Service Pack 1 của mình với cơ chế Secure Socket Tunneling Protocol (SSTP). II.2 VÀI ĐIẾM CƠ BẢN CỦA SSTP SSTP là cơ chế kết nối VPN client to gateway bằng HTTP over Secure Socket Layer (HTTP over SSL) port 443. Thông thường, trong một hệ thống mạng hiện nay dù là các Firewall hay Proxy server đều cho phép truy cập HTTP và HTTPS. Vì vậy, dù ở bất cứ đâu các máy Client đều có thể kết nối VPN bằng cơ chế SSTP và đảm bảo bảo mật được gói tin vì áp dụng phương pháp mã hóa SSL. SSTP được tích hợp hỗ trợ NAP để bảo vệ nguồn tài nguyên mạng tốt hơn bằng cách thi hành các chính sách về system health. SSTP hỗ trợ IPV6 - đường hầm SSTP và IPV6 dựa trên việc kết nối SSTP thông qua IPV6. Hơn nữa, SSTP thiết lập HTTP riêng lẻ thông qua session SSL từ SSTP client đến SSTP server. Dùng HTTP thông qua SSL Session sẽ giảm thiểu được chi phí và cân bằng tải tốt hơn. SSTP không hổ trợ site to site. Sau đây là bảng so sánh tóm tắt SSTP với 2 cơ chế VPN phổ biến hiện nay – PPTP và L2TP/IPSec : Thuộc tính PPTP L2TP/IPSec SSTP Dạng kết nối Cố định Cố định Tạm thời Kiểu thiết bị Quản lí được Quản lí được Không quản lí được Kiểm soát truy cập Không chi tiết Không chi tiết Chi tiết Dạng kết nối thích hợp Client to site Client to site Client to site Yêu cầu Client Phần mềm Client Phần mềm Client brower Tương thích Firewall/NAT Kém Kém Tốt Đóng gói GRE L2TP over UDP SSTP over TCP Cơ chế mã hóa Microsoft Point to Point Encryption (MPPE) với RC4 IPSec ESP với 3DES hoặc AES SSL với RC4 hoặc AES Tunnel maintenance protocol PPTP L2TP SSTP Cơ chế xác thực Radius,CHAP,PAP,MS-CHAP,MS-MAP RADIUS,Active Directory,RSA,Scure ID,X509 RADIUS,Active Directory,RSA,Scure ID,X509 Quá trình chứng thực user Trước khi quá trình mã hóa bắt đầu Sau khi IPSec session được khởi tạo Sau khi SSL session được khởi tạo Yêu cầu Certificate cho khởi tạo VPN tunnel Không Certificate của cả VPN server và client Certificate của cả VPN server và root CA Certificate trên client Ứng dụng Mọi ứng dụng trên nền IP Mọi ứng dụng trên nền IP Trên nền Web,mail, TerminalService, CIFS II.3 Điểm khác nhau giữa SSL 2 và SSL 3 SSL 2.0 hoạt động như sau: 1. Kết nối từ client đến server được thực hiện bằng giao thức HTTPS (HTTP+SSL) 2. Server kí khóa công khai (public key) bằng khóa bí mật (private key) của mình và gửi cho client 3. Client dùng khóa công khai của server để xác nhận đúng server đang liên lạc 4. Client kiểm tra xem có CA nào đã kí vào khóa. Nếu không client sẽ hỏi người dùng xem có nên tin tưởng vào server không 5. Client sinh ra một khóa bất đối xứng (asymmetric key) cho phiên giao dịch, khóa này được mã hóa bằng khóa công khai của máy chủ và gửi ngược lại. Khoá này cũng sẽ được dùng để mã hóa tất cả các thông tin sau này. SSL 3.0 bổ sung thêm cho SSL 2.0 bằng cách hỗ trợ cho chứng thực máy khách (client certificate), giúp server có thể nhận diện ngược lại client. SSL 3.0 hoạt động như SSL 2.0 , nhưng sau khi client đã xác thực server, đến lượt server sẽ kiểm tra ngược lại client. II.4 PHƯƠNG PHÁP TẤN CÔNG HTTP Thiết bị: Máy server A Ip:10.0.0.2 /24 Dựng 1 trang web có nội dung Máy Victim Ip: 10.0.0.3 /24 Truy cập vào web của server A Máy Attacker Ip: 10.0.0.4 /24 Cài Wireshark để bắt gói tin Kích bản: Máy victim truy cập vào web http.máy attacker dung phần mềm WireShark để nghe lén đọc trộm nội dung web mà máy victim truy cập. Quá trình Máy server Dựng web thành công Máy Victim truy cập vào web Máy Attacker dùng Wireshark Cài đặt Wireshark Khi máy victim truy cập Web thì ta sẽ bắt được các gói tin Mở gói tin HTTP/1.1 200 OK (text/html) ta sẽ thấy được nội dung trang web CHƯƠNG III:GIẢI PHÁP PHÒNG CHỐNG VÀ TRIỂN KHAI SSL III.1 CÀI ĐẶT OPENSSL Để có thể cài đặt OpenSSL trên Windows Server, bạn cần có - Perl for Win32 ( có thể download tại ) - Một trong số các trình biên dịch C sau: Visual C++, Borland C và GNU C (Mingw32 hay Cygwin32) III.1.1 Tự tạo chứng thực cho CA của chính mình 1.Tạo cặp khóa MyCA: Openssl> genrsa -des3 -out MyCA.key 1024 Password là “phamduchai” 2. Tạo chứng thực tự ký (self-signed CA certificate) Openssl> req -new -config openssl.cnf -x509 -days 365 -key MyCA.key -out MyCA.crt Pass phrase for MyCA.key :phamduchai Country Name: VN State or Province Name:VietNam Common Name:Hai 3. Chuyển sang dạng PKCS#12 để có thể import vào IIS Openssl> pkcs12 -export -in MyCA.crt -inkey MyCA.key -out MyCA.pfx Pass phrase for MyCa.key: phamduchai Export password:bknp III.1.2 Tạo chứng thực cho máy chủ 1.Tạo cặp khóa MyServer: Openssl> genrsa -des3 -out MyServer.key 1024 Pass phrase for Myserver.key:12345678 2.Tạo yêu cầu chứng thực (certificate signing request) Openssl> req -config openssl.cnf -out MyServer.csr -key MyServer.key –new 3.Kí vào yêu cầu (certificate request) với khóa bí mật của MyCA và tạo chứng thực cho MyServer openssl x509 -CAcreateserial -CAserial MyCA.srl -in MyServer.csr -days 370 -req -extfile openssl.cnf -extensions v3_req –CA MyCA.crt -CAkey MyCA.key -out MyServer.crt Pass phrase for MyCa.key: phamduchai 4.Chuyển sang dạng PKCS#12 để có thể import vào IIS openssl pkcs12 -export -in MyServer.crt -inkey MyServer.key -out MyServe.pfx Pass phrase for Myserver.key:12345678 Export password:bknp III.1.3 Cài đặt MyCA và MyServer trên Win2000 Chạy MMC: Menu Start/Run.../mmc Menu Console/Add/Remove snap-in.../Standalone/Add Certificates/Add/Computer Account/Next/Finish/Close/OK III.2CÀI CA CERTIFICATE (MyCA): +Console root +Certificates +Trusted Root Certification Authorities Right-click vào Certificates/All Tasks/Import... Chọn đường dẫn đến MyCA.pfx đã tạo ra ở trên Pasword: bknp III.3 Càil End-use Certificate (MyServer): +Console root +Certificates +Personal Right-click Certificates/All Tasks/Import... Chọn đường dẫn đến MyServer.pfx đã tạo ở trên III.4 Cho IIS dùng MyServer: Menu Start/Settings/Control Panel/Administratove Tools/Internet Services Manager Nhấn chuột phải vào Default Web Site/Properties/Directory Security/Server Certificate Next/Assign an existing certificate/Next/Chọn MyServer III.5 Kiểm tra: Mở Internet Explorer của máy victim, truy cập vào trang web đã thiết lập SSL , nếu thấy biểu tượng ổ khóa ở bên dưới góc phải màn hình là bạn đã thành công. Trên máy Attacker dùng Wireshark kiểm tra thì chỉ thấy các goi tin đã mã hóa!!!Không hề đọc được nội dung trang web. Chúng ta đã đảm bảo được an ninh CHƯƠNG IV:TÀI LIỆU THAM KHẢO (BlackHat-DC-09-Marlinspike-Defeating-SSL.pdf)