Протоколы SSL и TLS

      В протоколе извещения существует 5 извещений, указывающих на неустранимую ошибку и 7 извещений не указывающих на неустранимую ошибку.

      Протокол  квитирования.

      Этот  протокол позволяет серверу и  клиенту выполнить взаимную аутентификацию, а также согласовать алгоритмы шифрования, вычисления MAC и криптографические ключи, которые будут служить для защиты данных, пересылаемых в записи SSL. Протокол квитирования должен использоваться до начала пересылки данных прикладных программ.

      В случае с протоколом квитирования генерируется несколько сообщений, которыми обмениваются клиент и сервер. Любое такое сообщение содержит три следующих поля.

      •   Тип (1 байт). Указывает один из 10 допустимых типов сообщения.

      •    Длина (3 байта). Длина сообщения в  байтах.

      •    Содержимое (> 1 байта). Параметры, связываемые  с сообщением данного типа.

      В содержимом может находится несколько  полей, в каждом из которых находятся элементы.

      Этапы установления сеанса (session) между клиентом и сервером.

      1-ый  этап – определение  характеристик защиты.

      Процесс инициируется клиентом, который передаёт сообщение серверу client_hello, сервер отвечает сообщением server_hello с выбранными параметрами, которые доступны клиенту.

      Тип сообщения: client-hello.

 

      2-й  этап – Аутентификация  сервера и обмен  ключами сервера.

      Данный  этап начинается с отправки сервером его сертификата, если требуется  аутентификация сервера. Сообщение certificate (сертификат) требуется для любого из предлагаемых методов обмена ключами, кроме анонимного метода Диффи-Хеллмана. При использовании метода Диффи-Хеллмана с фиксированными параметрами это сообщение сертификации (certificate) выполняет функции сообщения обмена ключами (server_key_exchange), поскольку в нем содержатся предлагаемые сервером открытые параметры алгоритма Диффи-Хеллмана.

      Затем при необходимости может быть отправлено сообщение server_key_exchange (обмен  ключами сервера). Отправка такого сообщения  не требуется в двух случаях: (1) когда сервер отправил сертификат для метода Диффи-Хеллмана с фиксированными параметрами или (2) когда предлагается использовать схему обмена ключами RSA. Сообщение server_key_exchange необходимо в случаях, когда используются следующие схемы.

      •   Анонимный метод Диффи-Хеллмана.

      •   Метод Диффи-Хеллмана с одноразовыми параметрами. Сообщение содержит такие же три параметра, как и в случае анонимного метода Диффи-Хеллмана, и еще подпись для этих параметров.

      •   Обмен ключами по схеме RSA, когда  использующий RSA сервер имеет ключ RSA только для подписи.

      •   Fortezza.

      После этого неанонимный сервер (т.е. сервер, не использующий анонимный метод  Диффи-Хеллмана) может запросить  сертификат клиента. Сообщение certificate_request (запрос сертификата) включает два параметра: certificate_type (тип сертификата, указывающий  на применяемый алгоритм шифрования с открытым ключом) и certificate_authorities (центры сертификации). Центры сертификации - список имен допустимых центров сертификации.

      Последним (и единственным обязательным) сообщением второго этапа является сообщение server_done, которым сервер извещает о завершении фазы приветствия сервера ввиду отправки им всех соответствующих сообщений. Это сообщение не имеет параметров. После отправки этого сообщения сервер переходит в режим ожидания ответа клиента.

      3-й  этап - Аутентификация клиента и обмен ключами клиента.

      Получив сообщение server_done, клиент должен убедиться  в том, что сервер предоставил  действительный сертификат (если это  требуется) и что параметры сообщения server_hello являются приемлемыми. Если проверка завершается успешно, клиент оправляет серверу следующие сообщения.

      1. Если сервер запросил сертификат, клиент начинает данный этап  с отправки серверу сообщения  certificate. Если у клиента подходящего  сертификата нет, клиент отправляет  вместо него уведомление no_certificate (нет сертификата).

      2. Следующим идет сообщение client_key_exchange (обмен ключами клиента), Содержимое  этого сообщения зависит от  выбранного метода обмена ключами  и может быть следующим.

      •    RSA. Клиент генерирует 48-байтовый предварительный  главный ключ и шифрует его  с помощью открытого ключа  из сертификата сервера или с  помощью временного ключа RSA из сообщения server_key_exchange. Этот предварительный ключ позволяет вычислить главный  ключ.

      •    Метод Диффи-Хеллмана с одноразовыми параметрами, или анонимный метод  Диффи-Хеллмана. Отправляются открытые параметры клиента для метода Диффи-Хеллмана.

      •    Метод Диффи-Хеллмана с фиксированными параметрами. В данном случае открытые параметры клиента для метода Диффи-Хеллмана уже были отправлены в сообщении certificate, поэтому содержимое данного сообщения оказывается пустым.

      •    Fortezza. Отправляются параметры клиента  для алгоритма Fortezza.

      В завершение данного этапа клиент может отправить сообщение certificate_verify (проверка сертификата), чтобы обеспечить средства прямой верификации сертификата клиента. Это сообщение отправляется вслед за сертификатом клиента, поддерживающим подпись (т.е. вслед за любым сертификатом клиента, кроме тех, которые содержат параметры Диффи-Хеллмана с фиксированными параметрами). Сообщение включает подпись хэш-кода предыдущего сообщения.

      4-ый  этап – завершение  создания защищённого  соединения.

      Клиент  отправляет сообщение change_cipher_spec (изменение  параметров шифрования) и копирует параметры шифрования из поля "комплект шифров" состояния ожидания в поле  текущего состояния. Обратите внимание на то, что это сообщение не считается частью протокола квитирования, а отсылается в рамках протокола изменения параметров шифрования (Change Cipher Spec Protocol). В ответ клиент немедленно отправляет сообщение finished, шифрованное новым алгоритмом с новыми ключами и секретными значениями. Сообщение finished подтверждает, что процессы обмена ключами и аутентификации завершились успешно. Содержимое сообщения finished представляет собой результат конкатенации следующих двух значений хэш-кода.

      MD5 (master_secret || pad_2 || MD5 (handshake_messages || Sender || master_secret || pad_l)),

      SHA (master_secret || pad_2 || SHA (handshake_messages || Sender || master_secret || pad_l)),

      где Sender - код, указывающий на то, что  отправителем является клиент,

      handshake_messages - все данные сообщений квитирования, за исключением данного сообщения.

        master_secret – совместно применяемый главный секретный ключ, представляет собой однократно используемое 48-байтовое занчение (384 бита), генерируемое для данного сеанса в ходе защищённого обмена данными.

      В ответ на эти два сообщения  сервер посылает свое сообщение change_cipher_spec, переводит параметры шифрования состояния ожидания в текущее состояние и посылает свое сообщение finished. На этом процесс квитирования завершается, и теперь клиент и сервер могут начать обмен данными на уровне приложения.

      Создание  главного секретного ключа.

      Создание  главного ключа состоит из двух этапов. На первом этапе согласуется значение предварительного главного ключа (pre_master_secret), а на втором обе стороны вычисляют значение главного ключа (master_secret). Для передачи друг другу значения pre_master_secret у сторон имеется два варианта.

      •    RSA. Генерируемый клиентом 48-байтовый ключ pre_master_secret шифруется с помощью открытого ключа RSA сервера и отправляется клиентом серверу. Сервер дешифрует полученный шифрованный текст с помощью своего личного ключа и восстанавливает значение pre_master_secret.

      •    Метод Диффи-Хеллмана. И клиент, и  сервер генерируют открытые ключи для  алгоритма Диффи-Хеллмана.  После  обмена этими ключами каждая сторона  выполняет определенные вычисления по методу Диффи-Хеллмана, в    результате    которых    получается    совместно    используемое значение pre_master_secret.

      Теперь  обе стороны могут вычислить  значение master_secret по схеме:

      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 || Server  Hello.random))  ||               

          MD5 (pre_master_secret ||

          SHA ('CCC' || pre_master_secret || ClientHello.random || ServerHello.random)),

      где ClientHello.random и ServerHello.random являются значениями оказий, входящих в оригинальные сообщения приветствия сторон (поле «случайное значение»).

      Генерирование криптографических  параметров.

      Для элемента “Параметры шифрования”  поля “комплект шифров” требуются  секретный ключ MAC клиента для  записи, секретный ключ MAC сервера  для записи, ключ клиента для записи, ключ сервера для записи, вектор инициализации клиента для записи и вектор инициализации сервера для записи. Все эти параметры генерируются из главного ключа путем применения функции хэширования к главному ключу с целью получения защищенной последовательности байтов достаточной длины.