Secure Sockets Layer


Bảo mật trong mơ hình
TCP/IP

Bảo mật
lớp mạng
với IPSec

Bảo mật
lớp vận
chuyển với
SSL

Nhiều ứng
dụng bảo
mật ở lớp
ứng dụng

Information security, PTITHCM, 2012


Giao thức bảo mật SSL
(Secure Sockets Layer)
 Được phát triển bởi Netscape
 Phiên bản đầu tiên (SSL 1.0): không công

bố
 SSL 2.0: Công bố năm 1994, chứa nhiều lỗi

bảo mật
 SSL 3.0: Công bố năm 1996.
 SSL 3.1: năm 1999, được chuẩn hóa thành

TLS 1.0 (Transport Layer Security)
 Hiện nay: SSL 3.2 (tương đương TLS 1.1)
Information security, PTITHCM, 2012


Cơng dụng của SSL
 Mã hóa dữ liệu và xác thực cho dịch

vụ web
 Mã hóa dữ liệu và xác thực cho mail

(SMTP và POP)
 Bảo mật cho FTP và các ứng dụng

khác
 Thực thi SSL không “trong suốt” với

ứng dụng như IPSec.
Information security, PTITHCM, 2012


Cấu trúc SSL

Information security, PTITHCM, 2012



Cấu trúc SSL
 SSL Handshake protocol: Giao thức bắt

tay, thực hiện khi bắt đầu kết nối
 SSL Change Cipher Spec protocol: Giao

thức cập nhật thơng số mã hóa
 SSL Alert protocol: Giao thức cảnh báo.
 SSL Record protocol: Giao thức chuyển

dữ liệu (thực hiện mã hóa và xác thực)

Information security, PTITHCM, 2012


Connection và session
 Kết nối (connection): quan hệ truyền

dữ liệu giữa hai hệ thống ở lớp vận
chuyển
 Phiên (session): Quan hệ bảo mật

giữa hai hệ thống. Mỗi session có thể
khởi tạo nhiều connection.
 Giữa hai hệ thống có thể tồn tại nhiều

connection => có thể tồn tại nhiều
session theo lý thuyết.
Information security, PTITHCM, 2012



Session state
 Trạng thái của phiên làm việc được xác

định bằng các thông số:
 Session identifier: nhận dạng phiên
 Peer Certificate: Chứng chỉ số của đối tác
 Compression method: thuật tóan nén
 Cipher spec: thơng số mã hóa và xác thực
 Master secret: khóa dùng chung
 Is resumable: có phục hồi kết nối không
Information security, PTITHCM, 2012


Connection state
 Trạng thái kết nối xác định với các thông số:
 Server and client random: chuỗi byte ngẫu

nhiên
 Server write MAC secret: khóa dùng cho thao

tác MAC phía server
 Client write MAC secret: khóa dùng cho thao

tác MAC phía client
 Server write key: Khóa mã hóa phía server
 Client write key: Khóa mã hóa phía client
 IV và sequence number
Information security, PTITHCM, 2012



Giao thức SSL record
 Cung cấp hai dịch vụ cơ bản:
 Confidentiality
 Message integrity

Information security, PTITHCM, 2012


Giao thức SSL record

Information security, PTITHCM, 2012


Giao thức SSL record
 Phân đọan (fragmentation): mỗi khối

dữ liệu gốc được chia thành đọan,
kích thước mỗi đọan tối đa = 214 byte.
 Nén (compression): có thể sử dụng

các thuật tóan nén để giảm kích
thước dữ liệu truyền đi, tuy nhiên
trong các phiên bản thực thi ít chấp
nhận thao tác này.
Information security, PTITHCM, 2012


Giao thức SSL record
 Tạo mã xác thực (MAC)


hash(MAC_write_secret || pad_2 ||
hash (MAC_write_secret || pad_1 ||
seq_num || SSLCompressed.type ||
SSLCompressed.length ||
SSLCompressed.fragment))
Pad_1 = 0011 0110 (0x36)

Lặp lại 48 lần

Pad_2 = 0101 1100 (0x5C)
Information security, PTITHCM, 2012


Giao thức SSL record
 Mã hóa

Information security, PTITHCM, 2012


Giao thức SSL record
 Cấu trúc tiêu đề SSL record

Information security, PTITHCM, 2012


Giao thức SSL Change Cipher
Spec
 Có chức năng cập nhật thơng số mã


hóa cho cho kết nối hiện tại.
 Chỉ gồm một message duy nhất có

kích thước 1 byte được gởi đi dùng
giao thức SSL record

Information security, PTITHCM, 2012


Giao thức SSL Alert
 Trao đổi các thông tin cảnh báo sự cố

giữa hai đầu kết nối.
 Mỗi message cảnh báo gồm 2 byte:
byte đầu cho biết mức độ cảnh báo
(thường hay nghiêm trọng)

 Cảnh báo thường (warning): phiên làm việc

vẫn duy trì nhưng khơng tạo thêm kết nối
mới. Cảnh báo nghiêm trọng (fatal): kết
thúc phiên làm việc hiện hành
Information security, PTITHCM, 2012


Giao thức SSL Alert
 Một số bản tin cảnh báo trong SSL:
 unexpected_message: bản tin không phù hợp
 bad_record_mac: MAC không đúng
 decompression_failure: Giải nén không thành


công
 handshake_failure: Không thương lượng được

các thông số bảo mật.
 illegal_parameter: Bản tin bắt tay không hợp lệ
 close_notify: Thông báo kêt thúc kết nối.

Information security, PTITHCM, 2012


Giao thức SSL Alert
 Một số bản tin cảnh báo trong SSL (tt):
 no_certificate: Khơng có certificate để cung cấp

theo yêu cầu.
 bad_certificate: Certificate không hợp lệ (chữ ký

sai)
 unsupported_certificate: Kiểu certificate không

chuẩn
 certificate_revoked: Certificate đã bị thu hồi.
 certificate_expired: Certificate hết hạn.
 certificate_unknown: Không xử lý được certificate

(khác với các lý do ở trên)
Information security, PTITHCM, 2012



Giao thức SSL handshake
 Là phần quan trọng nhất của SSL
 Có chức năng thỏa thuận các thơng

số bảo mật giữa hai thực thể.
 Thủ tục bắt tay phải thực hiện trước

khi trao đổi dữ liệu.
 SSL handshake gồm 4 giai đọan

(phase)
Information security, PTITHCM, 2012


Giao thức SSL handshake
 Phase 1:
Client

Server

client_hello = (version, random, session id, cipher suite,
compression method)
server_hello = (version, random, session id, cipher suite,
compression method)
Information security, PTITHCM, 2012


Giao thức SSL handshake
 Phase 2:


Client

-Certificate: Chứng chỉ của
server.
-Server_key_exchange:Thông số
trao đổi khóa (***)
-Certificate_request: yêu cầu
client gởi chứng chỉ
-Server_hello_done: kết thúc
thương lượng phía server
Information security, PTITHCM, 2012

Server


Giao thức SSL handshake
 Phase 3:

Client

-Certificate: Chứng chỉ của client
-Client_key_exchange:Thông số
trao đổi khóa (***)
-Certificate_verify: thơng tin xác
minh chứng chỉ của client (xác
thực khóa PR của client)

Information security, PTITHCM, 2012

Server



Giao thức SSL handshake
 Phase 4:

Client

-Change_cipher_spec: cập nhật
thông số mã
-Finish: kết thúc q trình bắt tay
thành cơng

Information security, PTITHCM, 2012

Server


Giao thức SSL handshake
 Trao đổi khóa trong SSL handshake:
 Dùng RSA (certificate chứa PU)
 Fixed Diffie-Hellman: Dùng Diffie-

Hellman với khóa cố định.
 Ephemeral Diffie-Hellman: Dùng Diffie-

Hellman với khóa tức thời.
 Anonymous Diffie-Hellman: Dùng

Diffie-Hellman nguyên thủy.
Information security, PTITHCM, 2012