Безопасность транспортного уровня

Стек протоколов TCP/IP
Драйверы аппаратных устройств и протоколы доступа к среде
ARP
RARP
IP (ICMP, IGMP)
TCP
DNS
SNMP
ASN.1
TFTP
BOOTP
DHCP
-------------
NFS
FTP
rlogin
rsh
RPC
SMTP
TELNET
UDP
RPC
XDR
Прикладные программы

Экранирование
Межсетевые экраны:
экранирующие концентраторы (мосты, коммутаторы) – уровень 2;
экранирующие маршрутизаторы – уровень 3;
транспортное экранирование – уровень 4;
прикладные (прокси) экраны – уровень 7.
NAT – Network Address Translator

TRANSPORT LAYER SECURITY

История
Secure Sockets Layer – внутренняя разработка Netscape, 1994 г.
SSL v 2.0 – Опубликована Netscape в 1995 г.
Запрещена для использования в Интернете, 2011
SSL v 3.0 – Опубликована Netscape в 1999 г.
Послужила основой для TLS, не рекомендована для использования
TLS 1.0 – RFC 2246, 1999 г.
TLS 1.1 – RFC 4346, 2006 г.
TLS 1.2 – RFC 5246, 2008 г.

Задачи TLS
Криптографическая безопасность: обеспечение безопасного соединения между двумя сторонами.
Совместимость: реализации могут обмениваться параметрами криптографических алгоритмов без знания особенностей реализации друг друга.
Расширяемость: TLS предоставляет средства для добавления новых методов симметричного и асимметричного шифрования
избежать «изобретения велосипеда» – создания новых протоколов защиты с новыми уязвимостями;
избежать создания новых библиотек функций защиты.
Эффективность:
кэширование сессий для уменьшения числа вычислительно-сложных операций, таких как операции с открытыми ключами.;
снижение объемов трафика.

Двухуровневая архитектура TLS
Протокол записей TLS
TLS Records
Прикладные протоколы TLS
Протокол установления соединения (Handshaking)
Протокол изменения криптографических параметров (change cipher spec)
Протокол оповещений (alert)
Протокол прикладных данных

Протокол записей TLS
Фрагментация
Деление потока данных на фрагменты
Размер фрагмента не более 16 кбайт
Границы сообщений прикладных протоколов не соблюдаются
Сжатие
Стандарт определяет использование DEFLATE (gzip)
Аутентификация (МАС)
MD5, SHA 1, SHA 256/384/512
Шифрование
RC4, 3DES, AES
Транспорт
TCP

Протокол записей TLS

Состояние TLS
Два набора состояний: текущее и следующее (pending)
Каждый набор состояний: состояние чтения + состояние записи
Состояние:
Состояние сжатия
Состояние шифрования
Ключ цифровой подписи (MAC)
Номер последовательности
Начальное состояние: сжатие отсутствует, шифрование отсутствует, без подписи, 0
Смена текущего состояния на следующее по получению сообщения change cipher spec (1 байт)
Алгоритм установления соединение конфигурирует следующее состояние

Установление соединения
Клиент
ClientHello
Client Certificate
ClientKeyExchange
CertificateVerify
ChangeCipherSpec
Finished
Сервер
ServerHello
Server Certificate
ServerKeyExchange
CertificateRequest
SerververHelloDone
ChangeCipherSpec
Finished

Возобновление соединения
Идентификатор сессии в ClientHello != 0
Идентификатор сессии сохранен в кэше сессий сервера
Клиент
ClientHello
ChangeCipherSpec
Finished
Сервер
ServerHello
ChangeCipherSpec
Finished

Протокол оповещений
Уровень оповещения:
Предупреждения (warning)
Аварийные (fatal)
Назначение оповещения
Закрытие – отправитель более не будет посылать сообщения
Ошибки (не все ошибки аварийные)

Передача прикладных данных
Прикладные данные сжимаются и шифруются в соответствии с текущим состоянием протокола записей TLS
Прикладные данные рассматриваются как бинарные последовательности, их семантика или структура не учитываются TLS