关于im:TLS协议分析-九-现代加密通信协议设计

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在看了这么多的剖析和案例之后，咱们曾经能够演绎出加密通信协议设计的广泛问题，和常见设计决策，

设计决策点：

四类根底算法加密 /MAC/ 签名 / 密钥替换如何抉择？
对称加密目前毫无疑问应该间接用 aead，最佳抉择就是 aes-128-gcm/aes-256-gcm/chacha20-poly1305 了
数字签名 / 验证计划，如果是挪动互联网，应该思考间接放弃 RSA，思考 P-256 的 ECDSA 公钥证书，或者更进一步的 ed25519 公钥证书。
密钥替换算法，目前最佳抉择就是 curve25519，或者 P-256。
对称加密算法 + 认证算法，如何抉择？或者间接用 aead？
签名算法如何抉择？RSA or ECDSA or Ed25519？
思考未来的算法调整，要加版本号机制吗？
倡议是加上，起码在密钥协商的步骤，要加上版本号。便于未来更新算法。
RSA 用作密钥替换是一个好的抉择吗？思考 PFS
倡议间接放弃 RSA，RSA 服务器端性能比 ECDSA 更差，签名更大费流量，而且没有前向安全性，给私钥保存带来更大危险。
自建 PKI，是个好的抉择吗？crl 如何解决？
自建 PKI 能够做到更平安，比方简略的客户端内置数字签名公钥。可是当须要紧急撤消一个证书的时候，只能通过紧急公布新版客户端来解决。
必须用蹩脚的 openssl 吗？or something better？crypto++,botan, nacl/libsodium, polarssl？libsodium: ed25519+curve2519+chacha20+poly1305
重放攻打如何解决？某种 seq？或者 nonce 如何生成？
握手过程被中间人篡改的问题怎么解决？
性能：私钥运算的 cpu 耗费能够接受吗？加上某种 cache？
要解决私钥运算的高 cpu 耗费，必然就须要 session ticket/session id 这种 cache 机制。显然 session ticket 更好
提早：密钥协商须要几个 rtt？起码多少？加上 cache 后？和 tcp 比照如何
TLS 的性能 (次要指服务器 cpu 耗费) 还有空间能够压迫吗？我能设计一个性能更牛逼的吗？

本文曾经很长了，根底概念的内容更多，再开展介绍就太长了，上面就列一下点，贴一下参考资料，就先这样, 当前再说吧。

当然，最好的材料是上面列的书。

AES 等

《AES 后分组明码的钻研现状及发展趋势》
http://www.ccf.org.cn/resourc…

aead 的介绍（作者是大神）
https://www.imperialviolet.or…

3 种组合形式之争
http://www.thoughtcrime.org/b…

CBC 模式 +MAC-then-encrypt 的 padding oracle 攻打, tls POODLE 破绽
http://drops.wooyun.org/paper…
https://defuse.ca/blog/recove…

128 bit 和 256 bit key size 之争
https://www.schneier.com/blog…

nist 对 aes gcm 的技术标准，官网权威文档：
http://csrc.nist.gov/groups/S…

一个 gcm 的调用范例
https://github.com/facebook/c…

DES
1 天之内破解 DES（2008 年）
http://www.sciengines.com/com…

iPhone 5S 开始，A7 芯片也有了 aes 硬件指令 (ARMv8 指令集)，有 825% 的性能晋升：
http://www.anandtech.com/show…

RC4，ChaCha20 等

序列密码倒退现状
http://www.ccf.org.cn/resourc…

rc4 : http://www.rc4nomore.com/

[RC4 加密已不再平安，破解效率极高（含视频）] http://www.freebuf.com/news/7…

MD5，sha1，sha256，sha512 , ripemd 160，poly1305 等

MD5 被碰撞:
http://natmchugh.blogspot.com…

http://blog.avira.com/md5-the…

HMAC-sha256，AEAD 等

为什么要用 MAC
http://www.happybearsoftware….

Flickr 的破绽案例：
http://netifera.com/research/…

http://www.ietf.org/rfc/rfc21…

DH，ECDH，RSA，PFS 形式的（DHE，ECDHE）等

https://blog.cloudflare.com/a…

对于前向安全性(Perfect Forward Secrecy)
http://vincent.bernat.im/en/b…

http://www.cryptopp.com/wiki/…

google 对 openssl 外面的椭圆曲线的优化：
http://static.googleuserconte…

http://www.math.brown.edu/~jh…

ripple 从 nistp256k1 曲线迁徙到 ed25519
https://ripple.com/uncategori…

openssh 6.5 开始反对 ed25519, curve25519, chacha20-poly1305
http://www.openssh.org/txt/re…

RSA，rabin-williams 等

RSA 入门必读（斯坦福，普渡的课件）：
http://crypto.stanford.edu/~d…
https://engineering.purdue.ed…

PKCS1 规范，利用 RSA 必读：
https://www.ietf.org/rfc/rfc3447

RSA 的公钥为什么比 AES 的 key 长？
http://crypto.stackexchange.c…

http://cryptofails.blogspot.c…

应用什么 padding？OAEP，为什么不要用 PKCS V1.5

http://stackoverflow.com/ques…

http://crypto.stackexchange.c…
http://en.wikipedia.org/wiki/…

PKCS #1 — #15 标准协议官方网站：
http://www.emc.com/emc-plus/r…
http://arxiv.org/pdf/1207.544…

blinding 一种实现上的技术，用来解决 timing 侧通道攻打的问题
https://en.wikipedia.org/wiki…(cryptography)
http://crypto.stanford.edu/~d…

Twenty Years of Attacks on the RSA Cryptosystem:
http://crypto.stanford.edu/~d…

电子信封(digital envelope)
http://www.emc.com/emc-plus/r…

在 openssl 的 evp 接口中有间接反对：
https://wiki.openssl.org/inde…

RSA，DSA，ECDSA (secp256r1 , ed25519) 等

三大公钥体制：RSA，DSA，ECDSA
RSA 目前是支流，占据绝大多数市场份额
DSA 曾经被废除
ECDSA 是将来的趋势，例如 bitcoin 就用 ECDSA
https://blog.cloudflare.com/e…
https://blog.cloudflare.com/a…

TLS-12-PRF(SHA-256) , bcrypto，scrypto，pbkdf2 等

hkdf：http://tools.ietf.org/html/rf…
https://cryptography.io/en/la…

/dev/urandom 等

[古代密码学实际指南[2015 年]] https://blog.helong.info/blog…

[TLS 1.2] 链接 https://tools.ietf.org/html/r…
[TLS 1.3 draft specification] 链接 https://github.com/tlswg/tls1…
[AES GCM for TLS] 链接 https://tools.ietf.org/html/r…
[ECC cipher suites for TLS] 链接 https://tools.ietf.org/html/r…
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[古代密码学: 原理与协定] 链接 http://book.douban.com/subjec… – Katz and Lindell
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强烈建议不要看 90 年代的书，广泛重大过期，比方《利用密码学：协定、算法与 C 源程序（原书第 2 版）》
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[DJBs entropy attacks] 链接 http://blog.cr.yp.to/20140205…
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[LibreSSL] 链接 http://www.libressl.org/ – OpenBSD 搞的 OpenSSL 的分支，代码可读性大大提高
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[s2n] 链接 https://github.com/awslabs/s2n/ – Amazon 搞的 tls 协定实现
[MiTLS] 链接 http://www.mitls.org/wsgi/home , [TLS Attacks] 链接 http://www.mitls.org/wsgi/tls…
[NaCL] 链接 http://nacl.cr.yp.to/ and [libsodium] 链接 https://github.com/jedisct1/l…
[spiped] 链接 http://www.tarsnap.com/spiped…

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OpenIMgithub 开源地址：

https://github.com/OpenIMSDK/…

OpenIM 官网： https://www.rentsoft.cn

OpenIM 官方论坛： https://forum.rentsoft.cn/

更多技术文章：

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【OpenIM 原创】简略轻松入门一文解说 WebRTC 实现 1 对 1 音视频通信原理
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正文完

im

发表至： im

2021-09-08

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六. TLS 协定给咱们的启发 — 古代加密通信协议设计

七. 附录：密码学根底概念

1. 块加密算法 block cipher

2. 流加密算法 stream cipher

3. Hash 函数 hash funtion

4. 音讯验证码函数 message authentication code

5. 密钥替换 key exchange

6. 公钥加密 public-key encryption

7. 数字签名算法 signature algorithm

8. 明码衍生函数 key derivation function

9. 随机数生成器 random number generators

八. 参考文献：

TLS/SSL 相干 RFC 及规范

协定剖析文章

理论部署调优相干

密码学相干

相干开源我的项目

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