【2018-04-28】TLS简单笔记-SSL中的RSA、DHE、ECDHE、ECDH流程与区别-北京尧图网络

[历史归档]本文原发布于 cstriker1407.info 个人博客内容为历史存档仅供参考。发布时间2018-04-28 标题TLS简单笔记-SSL中的RSA、DHE、ECDHE、ECDH流程与区别分类编程标签tlsTLS简单笔记-RSA/DHE/ECDHE/ECDH1RSA密钥交换算法2DHE密钥交换算法3ECDHE密钥交换算法4ECDHE与ECDH算法的区别5ECDHE与RSA的区别转自《 https://blog.csdn.net/mrpre/article/details/78025940 》在不安全信道上构建安全信道这是SSL的核心所谓安全包括身份认证、数据完整性、数据加密性。而非对称算法在SSL中的运用就是为了协商一个密钥密钥的目的就是为了后续数据能够被加密而加密密钥有且只有通信双方知道。通常网络上传输的数据一般都被认为是可见的。端对端传输的数据不仅经过交换机、路由器还经过各种DPI、IPS、WAF等审计安全设备甚至可能经过负载均衡等反向代理设备只要在任何一个环节抓包都可以轻松获取网络上传输的数据。所以如果A和B需要加密通信即通信的内容需要使用有且只有A和B知道的“密钥”加密那么必然需要传输这个“密钥”也就是说“密钥”本身需要在不安全传输的信道传输如果简单的传输“密钥”那么这个“密钥”就不再保密任何第三方都能获取“密钥”即任何第三方都能解密A和B发出来的密文数据。非对称算法就是为了解决“密钥”传输A和B共享的问题。1RSA密钥交换算法详细原理请参考我的这篇博客http://blog.csdn.net/mrpre/article/details/52609087本篇不讲解具体原理而是讲解交互过程。RSA的核心涉及公钥私钥的概念1使用公钥加密的数据只有私钥能解密2使用私钥加密的数据只有公钥能解密我们构建这么一种场景服务器配置有公钥私钥客户端是离散的。RSA算法流程文字描述如下1任意客户端对服务器发起请求服务器首先发回复自己的公钥到客户端公钥明文传输。2客户端使用随机数算法生成一个密钥S使用收到的公钥进行加密生成C把C发送到服务器。3服务器收到C使用公钥对应的私钥进行解密得到S。4上述交换步骤后客户端和服务器都得到了SS为密钥预主密钥。我们来看看上述过程中为何第三方无法得到S。首先第一步后客户端有公钥服务器有公钥和私钥。由于公钥是明文传输的所以可以假设第三方也有公钥。第二步后客户端发送C服务器能够使用自己的私钥进行解密而第三方只有公钥无法解密。即第三方无法计算得到S。上述中服务器发送的公钥在SSL中是通过certificate报文发送的certificate中的包含了公钥。C是通过Client key exchange报文发送的。其实在实际SSL实际设计中S其实并没有直接被当成密钥加密这里为了描述原理省去了对S后续进行KDF等操作并不影响实际理解RSA。RSA有一个问题就是如果私钥泄漏即私钥被第三方知道那么第三方就能从C中解密得到S即只要保存所有的A和B的报文等到私钥被泄漏的那一天或者有办法快从C中计算S的方法出现量子计算机分解大素数那么A和B就没有什么私密性可言了。这就是所谓的前向不安全私钥参与了密钥交换安全性取决于私钥是否安全保存。2DHE密钥交换算法详细原理请参考我的这篇博客http://blog.csdn.net/mrpre/article/details/52608867本篇不讲解具体原理而是讲解交互过程。DHE算法流程文字描述如下1客户端计算一个随机值Xa使用Xa作为指数即计算Pa q^Xa mod p其中q和p是全世界公认的一对值。客户端把Pa发送至服务器Xa作为自己私钥仅且自己知道。2服务器和客户端计算流程一样生成一个随机值Xb使用Xb作为指数计算Pb q^Xb mod p将结果Pb发送至客户端Xb仅自己保存。3客户端收到Pb后计算Sa Pb ^Xa mod p服务器收到Pa后计算Sb Pa^Xb mod p4算法保证了Sa Sb S故密钥交换成功S为密钥预主密钥。DHE密钥交换握手流程图上述图中Sa和Sb得到的结果是相同的即记为S。上述密钥交换流程中和RSA密钥交换有较大不同DHE密钥交换时服务器私钥没有参与进来。也就是说私钥即使泄漏也不会导致会话加密密钥S被第三方解密。实际使用过程中私钥的功能被削弱到用来身份认证上图中没有画出。上图中DHE参数和Pb都是通过server key exchange发送给客户端Pa通过client key exchange发送给服务器。server key exchange的结尾处需要使用服务器私钥对该报文本身进行签名以表明自己拥有私钥图中为了表明私钥没有参与密钥计算没有画出但不影响理解DHE算法。3ECDHE密钥交换算法详细原理请参考我的这几片篇博客http://blog.csdn.net/mrpre/article/details/72850486http://blog.csdn.net/mrpre/article/details/72850598http://blog.csdn.net/mrpre/article/details/72850644本篇不讲解具体原理而是讲解交互过程。只要理解DHE密钥交换原理那么理解ECDHE密钥交换原理其实并不难如果不想深究的话。ECDHE的运算是把DHE中模幂运算替换成了点乘运算速度更快可逆更难。ECDHE算法流程文字描述如下1客户端随机生成随机值Ra计算Pa(x, y) Ra * Q(x, y)Q(x, y)为全世界公认的某个椭圆曲线算法的基点。将Pa(x, y)发送至服务器。2服务器随机生成随机值Rb计算Pb(x,y) Rb * Q(x, y)。将Pb(x, y)发送至客户端。3客户端计算Sa(x, y) Ra * Pb(x, y)服务器计算Sb(x, y) Rb *Pa(x, y)4算法保证了Sa Sb S提取其中的S的x向量作为密钥预主密钥。ECDHE密钥交换握手流程图SSL协议中上图中椭圆曲线名和Pb通过server key exchange报文发送Pa通过client key exchange报文发送。4ECDHE与ECDH算法的区别字面少了一个EE代表了“临时”即在握手流程中作为服务器端ECDH少了一步计算Pb的过程Pb用证书中的公钥代替而证书对应的私钥就是Xb。由此可见使用ECDH密钥交换算法服务器必须采用ECC证书服务器不发送server key exchange报文因为发送certificate报文时证书本身就包含了Rb信息。5ECDHE与RSA的区别ECDHEDHE算法属于DH类密钥交换算法私钥不参与密钥的协商故即使私钥泄漏客户端和服务器之间加密的报文都无法被解密这叫前向安全forward secrity。由于ECDHE每条会话都重新计算一个密钥Ra、Rb故一条会话被解密后其他会话仍旧安全。然而ECDH算法服务器端的私钥是固定的即证书的私钥作为Rb故ECDH不被认为前向安全因为私钥泄漏相当于Rb泄漏Rb泄漏导致会话密钥可被第三方计算。

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