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发信人: jjk (Linux Device Driver), 信区: InstallBBS
标 题: SSL是怎样工作的[转载]
发信站: 荔园晨风BBS站 (Wed May 15 13:20:25 2002), 转信
【 以下文字转载自 jjk 的信箱 】
【 原文由 jjk.bbs@bbs.sdu.edu.cn 所发表 】
发信人: skiper (雾中诤友@随风而逝...), 看版: BBS
标 题: SSL是怎样工作的
发信站: 泉韵心声 (Tue Aug 7 21:47:39 2001),
*****************
SSL是怎样工作的
*****************
/翻译：beetle(小甲虫)<beetle@Yidoo.com> 2001.6.14于武汉
密匙加密算法介绍
================
该文档解释Netscape是怎样利用RSA公共密匙加密算法来保障因特网安全
的。Netscape实现安全套接字层（SSL）所使用的技术将在本文档中讨论。
RSA公共密匙加密算法在计算机工业中被广泛用于认证和加密。Netscape
拥有RSA数据安全公司许可的RSA公共密匙算法，它被用于其产品中，特别是
那些用来认证的产品。
公共密匙加密是一种使用一对非对称密匙来加密和解密的技术。每一对
密匙由一个公共密匙和一个私有密匙组成。公共密匙被广泛发布而成为公
共的。私有密匙则永远不会发布，而从头到尾是保密的。
用公共密匙加密的数据只能使用私有密匙来解密。反过来，用私有密匙
加密的数据也只有利用公共密匙才能解密。公共密匙加密算法这么有用，
全归功于它这种不对称的特性。
利用公共密匙加密算法进行认证
============================
所谓认证，就是进行身份校验以使一个实体确信另一实体是它所要求的
对象的过程。在下面的例子中，Alice和Bob是互相通讯的双方，公共密匙
算法很容易用于身份校验。记法"{数据}密匙"表示数据已用密匙加密或解
密。
假设Alice想要认证Bob。Bob已有一对密匙，一为公共密匙一为私有密匙
。Bob向Alice提供他的公共密匙（提供的方式后面将会谈到）。然后Alice
生成一条随机消息并且把它发送给Bob：
+---------+---------+----------------+
| A->B | | 随机消息 |
+---------+---------+----------------+
Bob使用他的私有密匙加密这条消息并且把该消息的加密版本返回给
Alice：
+---------+---------+------------------------------+
| B->A | | {随机消息}Bob的私有密匙 |
+---------+---------+------------------------------+
Alice收到这条消息后用Bob的先前公布的公共密匙来解密它。她把解
密得到的消息与她原来发送给Bob的消息相比较；如果它们是相同的，
她就知道她正在和Bob对话。假设有某个冒充者，他并不知道Bob的私有
密匙，那么他就不能正确加密该随机消息给Alice核查。
等一下，还有更多的工作
======================
除非你确实知道你正在加密的东西，否则使用你的私有密匙加密某些
东西并且把它发送给其他人永远不会是一个好主意。这是因为加密后的
数值可以用来对付你（记住，只有你能够进行该加密——因为只有你有
该加密的私有密匙）。因此，与直接加密Alice原来发送的消息的做法相
反，Bob生成一条消息摘要并将将它加密。消息摘要是由随机消息得到的，
它的生成方式有以下性质：
* 该摘要很难逆转。试图冒充Bob的人不可能从摘要得到原来的消息。
* 一个冒充者要花费漫长的时间才能找到另外一条能生成同样摘要的
消息。
通过使用摘要，Bob能够保护自己。他计算出Alice发送的随机消息的
摘要，然后加密该结果。他把加密的摘要发回给Alice。Alice可以算出
同样的摘要并通过解密、比较Bob的消息来认证Bob。
再接近些
========
刚才描述的技术叫数字签名。Bob已经签署了Alice生成的一条消息，
而在这个过程中他已经踏出了和加密Alice源随机值同样危险的一步。
因此，我们的认证协议还需要多一个花样：数据中的一些（或者全部）
必须是Bob的。
+----------+-----+------------------------------------------+
| A->B | |你好，你是Bob么？ |
| B->A | |Alice，我是Bob。 |
| | |{ 摘要[Alice，我是Bob] } Bob的私有密匙 |
+----------+-----+------------------------------------------+
当他使用该协议的时候，Bob知道他发送了什么消息给Alice，并且他
并不介意签署它。他先发送该消息的未加密版本，“Alice，我是Bob。”
然后他发送加密的摘要版本。Alice很容易就可以验证Bob确实是Bob，而Bob还没签署他
不想签的任何东西。
传播我们的公共密匙
==================
Bob怎么通过一个可信赖的方式传播他的公共密匙呢？让我们看看类似
以下的认证协议：
+---------+-----+---------------------------------------------+
| A->B | |你好 |
| B->A | |Hi，我是Bob，Bob的公共密匙 |
| A->B | |请证明 |
| B->A | |Alice，我是Bob |
| | |{ 摘要[Alice, 我是Bob] } Bob的私有密匙 |
+---------+-----+---------------------------------------------+
如果使用这个协议，那么任何人都可以是Bob。你所需要一切就是一个公
共密匙和一个私有密匙。你骗Alice说你是Bob，然后你向她提供你的公共
密匙——而不是Bob的。接下来你就可以通过使用你的私有密匙加密某些东
西来证明你是Bob了——Alice根本就不知道你到底是不是Bob。
为了解决这个问题，标准社团已经发明了一个叫证书的对象。一个证书
有以下内容：
* 证书发行者名称
* 证书发给的实体（又叫主体）
* 该主体的公共密匙
* 某些时间戳
证书用证书发行者的私有密匙来签署。每个人都知道证书发行者的公共
密匙（这就是说，证书发行者也有一个证书，如此类推.....）。证书是绑
定公共密匙和名称的标准方式。
通过使用该证书技术，所有人都可以检查Bob的证书是不是伪造的的。
假设Bob对其密匙进行紧密控制并且拥有该证书的确是Bob其人，那么一
切正常。下面是修改后的协议：
+---------+-----+----------------------------------------------+
| A->B | |你好 |
| B->A | |Hi，我是Bob，Bob的证书 |
| A->B | |请证明 |
| B->A | |Alice，我是Bob |
| | |{ 摘要[Alice, 我是Bob] } Bob的私有密匙 |
+---------+-----+----------------------------------------------+
现在一旦Alice接收到Bob的第一个消息，她就可以检查证书，检验签名
（如上所述，使用摘要和公共密匙解密），然后检查主体（这就是说，Bob
的名称），确认他就是Bob。这样，她就可以相信该公共密匙就是Bob的公
共密匙了。这时，她要求Bob证明他的身份。Bob象前面一样执行同样的步
骤：生成一个消息摘要，然后使用它的签署版本回复Alice。这样，Alice
就可以利用证书里面的公共密匙来验证Bob的消息摘要了。
一个坏蛋——我们把他叫Mallet——采取了以下行径：
+---------+-----+----------------------------------------------+
| A->M | |你好 |
| M->A | |Hi，我是Bob，Bob的证书 |
| A->M | |请证明 |
| M->A | |????? |
+---------+-----+----------------------------------------------+
可是Mallet最后的消息不能Alice满意。Mallet没有Bob的私有密匙，因
此他不能伪造一条消息，使Alice相信它是Bob发出的。
交换秘密内容
============
一旦Alice已经认证了Bob，她就可以做另外的事情了——她可以发给Bob
一条消息，该消息只有Bob才能解码：
+---------+---------+------------------------------+
| A->B | | {秘密内容}Bob的公共密匙 |
+---------+---------+------------------------------+
得到该秘密内容的唯一方法是使用Bob的私有密匙来解密以上消息。交换
秘密是利用公共密匙加密算法的另外一个有效方式。即使Alice和Bob之间的
通讯被监听了，也只有Bob才能得到该秘密内容。
这个技术通过利用秘密内容和另外一个密匙来加强了因特网安全，但是这
次它是对称加密算法的一个密匙（例如DES，RC4或IDEA）。Alice是知道该
秘密内容的，因为她是生成秘密内容后在发送给Bob的。Bob也知道该秘密内
容，因为他有私有密匙，能对Alice的消息解密。因为他们都知道该秘密内
容，因此他们两都能初始化一种对称加密算法，然后开始用它来加密消息，
并且发送它。下面是修改后的协议：
+---------+---+--------------------------------------------------+
| A->B | | 你好 |
| B->A | | Hi，我是Bob，Bob的证书 |
| A->B | | 请证明 |
| B->A | | Alice，我是Bob |
| | | { 摘要[Alice，我是Bob] } Bob的私有密匙 |
| A->B | | 好的，Bob。 这是秘密内容 {秘密内容} Bob的公共密匙|
| B->A | | {某些消息}秘密密匙 |
+---------+---+--------------------------------------------------+
秘密密匙怎么计算，和所定义的协议有关，不过也有可能只是简单的拷贝
秘密内容。
你说什么？
=========
Mallet的脑袋瓜里有不少的诡计。尽管Mallet不能得到Alice和Bob交换的
秘密，他能破坏他们的对话。例如，如果Mallet位于Alice和Bob之间，他可
以原封不动的来回传输绝大多数的信息，而只破坏某些消息（这对他来说很
简单——因为他知道Alice和Bob对话的协议）：
+---------+---+--------------------------------------------------+
| A->M | | 你好 |
| M->B | | 你好 |
| B->M | | Hi，我是Bob，Bob的证书 |
| M->A | | Hi，我是Bob，Bob的证书 |
| A->M | | 请证明 |
| M->B | | 请证明 |
| B->M | | Alice，我是Bob |
| | | { 摘要[Alice，我是Bob] } Bob的私有密匙 |
| M->A | | Alice，我是Bob |
| | | { 摘要[Alice，我是Bob] } Bob的私有密匙 |
| A->M | | 好的，Bob。 这是秘密内容 {秘密内容} Bob的公共密匙|
| M->B | | 好的，Bob。 这是秘密内容 {秘密内容} Bob的公共密匙|
| B->M | | {某些消息}秘密密匙 |
| M->A | | 生成垃圾信息[ {某些消息}秘密密匙 ] |
+---------+---+--------------------------------------------------+
一直到Alice和Bob共享秘密内容之前，Mallet都是原封不动的在他们两者
之间传送数据的。之后，Mallet对Bob的消息产生垃圾信息，然后把它传递
给Alice——从而达到阻挡通讯线路的目的。现在Alice已经相信了Bob，因
此她会相信该垃圾消息并且试图响应它。注意Mallet并不知道秘密内容——
他所能做的一切就是破坏秘密密匙加密的数据。根据协议，Mallet不可能产
生一条有效的消息。另外也许他碰运气做到了。
为了避免这种情况，Alice和Bob可以把消息认证编码（MAC）引入到他们的
协议当中。所谓MAC，就是根据秘密内容和一些已传输的数据计算得出的数据。
前面介绍的摘要算法正好可以用来建立一个MAC函数以避免Mallet的干扰：
+---------------------------------------------------+
| MAC := 摘要[ 某些消息， 秘密内容 ] |
+---------------------------------------------------+
因为Mallet并不知道该秘密内容，因此他就不能算出正确的摘要值。甚至
当Mallet随机地对消息产生垃圾信息时，如果摘要数据足够大，他成功的机
会是十分渺茫的。比如，通过利用MD5（由RSA发明的一种很优秀的加密摘要
算法），Alice和Bob可以随同消息发送128位的MAC值。Mallet所能猜到正确
的MAC的几率大概是18,446,744,073,709,551,616分之一——从实际的应用来
看，这永远是不可能的。
下面是再次修改过的协议范例：
+---------+---+-------------------------------------------------+
| A->B | | 你好 |
| B->A | | Hi，我是Bob，Bob的证书 |
| A->B | | 请证明 |
| B->A | | Alice，我是Bob |
| | | { 摘要[Alice，我是Bob] } Bob的私有密匙 |
| A->B | | 好的，Bob，这是秘密数据 {秘密数据} Bob的公共密匙|
| B->A | | {某些消息,MAC}秘密密匙 |
+---------+---+-------------------------------------------------+
现在Mallet有麻烦了。他可以对任何消息产生垃圾信息，但是MAC的计算
将显示出他是个骗子。Alice或Bob都可以发现伪造的MAC值并且停止对话。
Mallet再也欺骗不了Bob了。
这是什么时候说过的？
===================
最后但不是最微不足道的一件事，就是防御Mallet鹦鹉学舌的行为。如果
Mallet正在对谈话进行“录音”，他也许并不理解，但是他可以重放它们。
事实上，Mallet真的可以在Alice和Bob之间做一些有恶意的事情。解决的办
法是从谈话的双方引入随机的因素。
附：中英术语对照表
certificate 证书
digital signature 数字签名
key 密匙
message 消息（也许译为“讯息”好一些）
private key 私有密匙
public key 公共密匙
sign 签署
subject 主体
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skiper
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