Bảo mật hệ thống thông tin giao thức ssl

Giáo viên hướng dẫn : Ths.Lê Phúc
Sinh viên thực hiện : Huỳnh Anh Hào
Võ Thị Thu Nguyệt
Lê Thanh Phong
Nguyễn Thị Thanh Thảo
Thành phố Hồ Chí Minh
12/2009
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG TPHCM
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN II



ĐỀ TÀI MÔN BẢO MẬT THÔNG TIN

PTIT 2009
Đề tài môn Bảo mật thông tin

Secure Socket Layer
2


MỤC LỤC

Giới Thiệu
CHƢƠNG I : SECURE SOCKET LAYER & TRANSPORT LAYER SECURITY 5

I.1 Tại sao sử dụng SSL 5
I.2 Kiến trúc SSL 9
I.3 Giao thức SSL Record 10

I.4 Giao thức SSL Change Cipher Spec 13
I.5 Giao thức SSL Alert 13
I.6 Giao thức SSL Handshake 15
I.6.1 Giai đoạn 1 : Thiết lập khả năng bảo mật 16
I.6.2 Giai đoạn 2 : Xác thực server và trao đổi khóa 18
I.6.3 Giai đoạn 3 : Xác thực client và trao đổi khóa 19
I.6.4 Giai đoạn 4 : Kết thúc 19
I.7 Tính toán mã hóa 20
I.7.1 Việc tạo Master Secret 20
I.7.2 Việc sinh các tham số mã hóa 21
I.8 Transport Layer Security 22
I.8.1 Version number 22
I.8.2 Message Authentication Code 22
I.8.3 Hàm tính số ngẫu nhiên 23
I.8.4 Mã cảnh báo 24
I.8.5 Cipher suite 25
I.8.6 Các dạng client certificate 25
I.8.7 Certificate Verify và Finished Message 26
I.8.8 Tính toán mã hóa 26
I.8.9 Phần đệm 26
CHƢƠNG II : JAVA SECURE SOCKET EXTENSION API 27
II.1 Quan hệ giữa các Class 27
II.2 Các Class và Interface chính 28
II.2.1 Lớp SocketFactory và ServerSocketFactory 28
II.2.2 Lớp SSLSocketFactory và SSLServerSocketFactory 28
II.2.3 Lớp SSLSocket và SSLServerSocket 29
PTIT 2009
Đề tài môn Bảo mật thông tin

Secure Socket Layer

3

II.2.4 Non-blocking I/O với SSLEngine 30
II.2.5 Quá trình khởi động 31
II.2.6 Phát sinh và xử lý dữ liệu SSL/TLS 32
II.2.7 Trạng thái hoạt động 34
II.2.8 Blocking Tasks 35
II.2.9 Kết thúc 35
II.2.10 SSLSession Interface 36
II.2.11 Lớp HttpsURLConnection 36
II.3 Các Class và Interface hỗ trợ 37
II.3.1 Lớp SSLContext 38
II.3.2 TrustManager Interface 39
II.3.3 Lớp TrustManagerFactory 39
II.3.4 X509TrustManager Interface 42
II.3.5 KeyManager Interface 44
II.3.6 Lớp KeyManagerFactory 45
II.3.7 X509KeyManager Interface 46
II.3.8 Mối liên hệ TrustManagers và KeyManagers 46
II.4 Các Class và Interface hỗ trợ thứ cấp 47
II.4.1 SSLSessionContext Interface 47
II.4.2 SSLSessionBindingListener Interface 47
II.4.3 Lớp SSLSessionBindingEvent 47
II.4.4 HandShakeCompletedListener Interface 47
II.4.5 Lớp SSLHandShakeCompletedEvent 47
II.4.6 HostnameVerifier Interface 47
II.4.7 Lớp X509Certificate 48
CHƢƠNG III : SSL ATTACK 49
III.1 Các phương pháp tấn công SSL dựa trên kỹ thuật tấn công MITM 49
III.1.1 Diffie Hellman MITM Attack 49

III.1.2 SSL Sniff & SSLSTrip MITM Attack 46
III.2 Demo tấn công SSL Strip 51
CHƢƠNG IV : SSL CAPABILITY 52
IV.1 Các ứng dụng phổ biến của SSL 52
IV.2 Triển khai SSL 54
Tham khảo

PTIT 2009
Đề tài môn Bảo mật thông tin

Secure Socket Layer
4

Giới thiệu :
Mục tiêu thực hiện đề tài này của những thành viên tham gia là đi sâu tìm hiểu về :
 Cấu trúc cũng như cơ chế hoạt động của SSL.
 Lập trình xây dựng một web server chạy SSL.
 Cách thức tấn công một phiên giao dịch SSL.
 Khả năng ứng dụng SSL trong bảo mật thông tin.
Đây là lần đầu thực hiện một đề tài lớn nên còn nhiều thiếu sót , mong Thầy và các bạn đóng góp ý kiến để đề
tài được hoàn thiện hơn.
Chúng em xin cảm ơn sự hướng dẫn nhiệt tình của Thầy Ths.Lê Phúc đã giúp chúng em hoàn thành đề tài này.




PTIT 2009
Đề tài môn Bảo mật thông tin

Secure Socket Layer

5

Chương I :



I.1 Tại sao sử dụng SSL :
Ngày nay việc bảo mật thông tin là yếu tố quan trọng để quyết định sự sống còn của một tổ chức ,một công ty hay
doanh nghiệp . Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ đã mang lại nhiều tiện ích cho người dùng nhưng đồng
thời cũng đặt ra một nhu cầu hết sức cấp thiết về sự an toàn và bảo mật .Và SSL chính là giải pháp tốt nhất hiện nay
đáp ứng những nhu cầu đó và nó được coi như là “lá chắn cuối cùng” trong bảo mật thương mại điện tử.
Giao thức SSL ban đầu được phát triển bởi Netscape.Version 1.0 thì đã không bao giờ được công bố rộng
rãi.Version 2.0 được công bố vào tháng 2/1995 nhưng chứa nhiều lỗ hỏng bảo mật và sau cùng đưa đến mô hình
SSL version 3.0 được ban hành năm 1996.Bản sau cùng này được dùng cho TLS version 1.0 và được IETF xác định
như một giao thức chuẩn trong RFC 2246 vào tháng 1/1999. Ngày nay Visa, MasterCard, American Express cũng
như nhiều công ty giải pháp tài chính hàng đầu khác trên thế giới đã và đang ứng dụng SSL trong thương mại điện
tử.
Việc truyền các thông tin nhạy cảm trên mạng rất không an toàn vì những vấn đề sau:
Bạn không thể luôn luôn chắc rằng bạn đang trao đổi thông tin với đúng đối tượng cần trao đổi.
Dữ liệu mạng có thể bị chặn ,vì vậy dữ liệu có thể bị 1 đối tượng thứ 3 khác đọc trộm, thường được biết đến
như attacker .
Nếu attacker có thể chặn dữ liệu, attacker có thể sửa đổi dữ liệu trước khi gửi nó đến người nhận.
SSL giải quyết các vấn đề trên.SSL giải quyết vấn đề đầu tiên bằng cách cho phép 1 cách tùy chọn mỗi bên trao đổi
có thể chắc chắn về định danh của phía đối tác trong 1 quá trình gọi là authentication (xác thực).Một khi các bên đã
được xác thực,SSL cung cấp 1 kết nối được mã hóa giữa 2 bên để truyền bảo mật các message .Việc mã hóa trong
quá trình trao đổi thông tin giữa 2 bên cung cấp sự riêng tư bí mật,vì vậy mà giải quyết được vấn đề thứ 2.Thuật
toán mã hóa được sử dụng với SSL bao gồm hàm băm mã hóa,tương tự như 1 checksum.Nó đảm bảo rằng dữ liệu
không bị thay đổi trong quá trình truyền dẫn.Hàm băm mã hóa giải quyết vấn đề thứ 3,tính toàn vẹn dữ liệu.
Chú ý rằng,cả xác thực và mã hóa đều là tùy chọn, và phụ thuộc vào cipher suites (các bộ mã hóa) được đàm phán
giữa 2 đối tượng.

Một ví dụ rõ ràng nhất mà trong đó bạn nên sử dụng SSL là trao đổi thông tin giao dịch qua mạng (e-
commerce).Trong trao đổi e-commerce,thật dại dột khi giả định rằng bạn có thể chắc chắn về định danh của server
mà bạn đang trao đổi thông tin.Ai đó có thể dễ dàng tạo ra 1 Website giả hứa hẹn các dịch vụ tuyệt vời ,chỉ để cho
bạn nhập vào đó số tài khoản.SSL cho phép bạn, client,xác thực về định danh của server.Nó cũng cho phép server
xác thực định danh của client,mặc dù trong các giao tác Internet,việc này hiếm khi được làm.

PTIT 2009
Đề tài môn Bảo mật thông tin

Secure Socket Layer
6

Một khi client và server đã hài lòng với định danh của mỗi bên đối tác.SSL cung cấp tính bảo mật và tính toàn vẹn
thông qua các thuật toán mã hóa mà nó sử dụng.Điều này cho phép các thông tin nhạy cảm,như số tài khoản,được
truyền đi 1 cách an toàn trên Internet.
Trong khi SSL cung cấp tính xác thực,tính bảo mật và toàn vẹn dự liệu,nó không cung cấp non-repudiation (tính
không từ chối).Non-repudiation có nghĩa là khi 1 đối tượng gửi đi 1 message ,thì sau đó không thể phủ nhận việc
mình đã gửi message đó.Khi 1 chữ kí số tương đương được liên kết với 1 message,việc trao đổi này sau đó có thể
được chứng minh.SSL 1 mình nó không cung cấp non-repudiation.
Tiến trình SSL:
Việc trao đổi trên mạng sử dụng SSL bắt đầu với việc trao đổi thông tin qua lại giữa client và server.Sự trao đổi
thông tin này gọi là SSL handshake.
Ba mục tiêu chính của SSL handshake là:
Đàm phán cipher suite.
Xác thực định danh (tùy chọn).
Hình thành cơ chế bảo mật thông tin, bằng cách thỏa thuận các cơ chế mã hóa.
Đàm phán Cipher suite :
Một phiên SSL bắt đầu với việc đàm phán giữa client và server xem cipher suite nào mà chúng sẽ sử dùng.Một
cipher suite là 1 tập các thuật toán mã hóa và kích thước khóa mà máy tính có thể dùng để mã hóa dữ liệu.Một
cipher suite bao gồm thông tin về các thuật toán trao đổi khóa công khai và các thuật toán thỏa thuận khóa,và các

hàm băm mã hóa.Client nói với server các cipher suite nào nó có sẵn và server lựa chọn cipher suite tốt nhất có thể
chấp nhận.
Xác thực server :
Trong SSL,bước xác thực là tùy chọn,nhưng trong ví dụ về giao tác e-commerce trên Web, client theo thông thường
sẽ muốn xác thực server.Việc xác thực server cho phép client chắc chắn rằng chính server này đại diện cho đối
tượng mà client tin tưởng.
Để chứng minh server thuộc về tổ chức mà nó khẳng định là nó đại diện,server phải trình chứng chỉ khóa công
khai của nó cho client.Nếu chứng chỉ này là hợp lệ ,client có thể chắc chắn về định danh của server.
Thông tin trao đổi qua lại giữa client và server cho phép chúng thỏa thuận 1 khóa bí mật chung.Ví dụ,với
RSA,client dùng khóa công khai của server,có được từ chứng chỉ khóa công khai, để mã hóa thông tin khóa bí
mật.Client gửi thông tin khóa bí mật đã được mã hóa đến server.Chỉ có server mới có thể giải mã cái message này
bởi vì quá trình giải mã phải cần đến khóa riêng của server.
Gửi dữ liệu đã mã hóa:
Bây giờ,cả client và server có thể truy cập đến khóa bí mật chung.Với mỗi message ,chúng dùng đến hàm băm mã
hóa,đã được chọn trong bước thứ nhất của tiến trình này,và chia sẻ thông tin bí mật,để tính toán 1 HMAC nối thêm
vào message.Sau đó,chúng dùng khóa bí mật và thuật toán khóa bí mật đã được đàm phán ở bước đầu tiên của tiến
trình này để mã hóa dữ liệu và HMAC an toàn.Client và server giờ đây có thể trao đổi thông tin với nhau 1 cách an
toàn với các dữ liệu đã băm và mã hóa.
Giao thức SSL:
PTIT 2009
Đề tài môn Bảo mật thông tin

Secure Socket Layer
7

Phần trước cung cấp sự mô tả sơ lược về SSL handshake, là sự trao đổi thông tin giữa client và server trước khi gửi
các message đã được mã hóa.Phần này mô tả chi tiết hơn.Hình sau minh họa chuỗi tuần tự các message được trao
đổi trong SSL handshake.Các message mà chỉ được gửi trong 1 trường hợp nào đó được đánh dấu là tùy chọn.
Hình II: Các message SSL
Client Server

Các message SSL được gửi theo thứ tự sau:
1) Client hello: client gửi đến server các thông tin bao gồm phiên bản SSL cao nhất và 1 danh sách các cipher
suite mà nó hỗ trợ. (TLS 1.0 được chỉ ra như là SSL3.1).Thông tin cipher suite bao gồm các thuật toán mã
hóa và kích thước khóa.
2) Server hello: server chọn ra phiên bản SSL cao nhất và cipher suite tốt nhất mà cả client và server hỗ trợ,
và gửi thông tin này về cho client.
3) Certificate: server gửi cho client 1 chứng chỉ hoặc 1 chuỗi chứng chỉ.Về cơ bản,1 chuỗi chứng chỉ bắt đầu
bằng chứng chỉ khóa công khai của server và kết thúc bằng chứng chỉ gốc của tổ chức có thẩm quyền chứng
chỉ.Message này là tùy chọn,nhưng nó được dùng bất cứ khi nào xác thực server là cần thiết.
4) Certificate request: nếu server cần xác thực client,nó gửi cho client 1 yêu cầu xem chứng chỉ.Trong các
ứng dụng internet,message này hiếm khi được gửi đi.
1.Client hello

7.Certificate tùy chọn
8.Client key exchange
9.Certificate verify tùy chọn
10.Change cipher spec
11.Finish


14.Encrypted data
15.Close messages

2.Server hello
3.Certificate tùy chọn
4.Certificate request tùy chọn
5.Server key exchange tùy chọn
6.Server hello done





12.Change cipher spec
13.Finished
14.Encrypted data
15.Close message
PTIT 2009
Đề tài môn Bảo mật thông tin

Secure Socket Layer
8

5) Server key exchange: server gửi cho client 1 message trao đổi khóa server trong khi khóa công khai được
gửi ở phần 3) bên trên thì không đủ cho trao đổi khóa.
6) Server hello done: server nói với client rằng nó hoàn thành các message đàm phán ban đầu.
7) Certificate: nếu server cần chứng chỉ từ client trong message 4, client gửi chuỗi chứng chỉ của nó,cũng
giống như server làm trong message 3.
8) Client key exchange: client sinh ra thông tin được dùng để tạo ra khóa trong mã hóa đối xứng.Với RSA,
client mã hóa thông tin khóa này bằng khóa công khai của server rồi gửi nó đến server.
9) Certificate verify: message này được gửi khi client trình ra chứng chỉ như trên.Mục tiêu của nó là cho phép
server hoàn thành tiến trình xác thực client.Khi message này được dùng,client gửi thông tin với chữ kí số
tạo bằng hàm băm mã hóa.Khi server giải mã thông tin này bằng khóa công khai của client,server có thể
xác thực client.
10) Change cipher spec: client gửi message bảo server thay đổi kiểu mã hóa.
11) Finished: client nói với server rằng nó sẵn sàng để bắt đầu trao đổi dữ liệu an toàn.
12) Change cipher spec: server gửi message bảo client thay đổi kiểu mã hóa.
13) Finished: server nói với client rằng nó sẵn sàng để bắt đầu trao đổi dữ liệu an toàn.Kết thúc SSL
handshake.
14) Encrypted data: client và server trao đổi với nhau,sử dụng thuật toán mã hóa đối xứng và hàm băm mã hóa
đã đàm phán ở message 1 và 2,và dùng khóa bí mật mà client gửi cho server trong message 8.
15) Closed messages : Kết thúc 1kết nối,mỗi bên gửi 1 message close-notify để thông báo đầu kia biết kết nối
bị đóng.
Nếu các tham số được sinh ra trong 1 phiên SSL được lưu lại,các tham số này có thể thỉnh thoảng được dùng lại cho
các phiên SSL sau.Việc lưu lại các tham số phiên SSL cho phép các trao đổi bảo mật về sau được bắt đầu nhanh
chóng hơn.
Lựa chọn Cipher suite và xóa Entity verification:
Giao thức SSL/TLS định nghĩa 1 chuỗi các bước đặc biệt để bảo đảm 1 kết nối “được bảo vệ”.Tuy nhiên,việc lựa
chọn Cipher suite sẽ tác động trực tiếp đến loại bảo mật mà kết nối có được.Ví dụ,nếu 1 cipher suite nặc danh được
chọn,ứng dụng không có cách nào để kiểm tra định danh của đầu xa.Nếu 1 suite-không có mã hóa, được chọn,tính

bí mật của dữ liệu không thể được bảo vệ.Thêm vào đó,giao thức SSL/TLS không chỉ rõ rằng những tài liệu chứng
nhận nhận được phải khớp với những cái mà đầu kia gửi.Nếu kết nối theo cách nào đó mà bị redirect đến 1 kẻ
xấu,nhưng tài liệu chứng nhận của kẻ xấu này khi trình ra thì được chấp nhận dựa trên những tư liệu tin tưởng hiện
tại,kết nối này sẽ được xét là hợp lệ.
Khi dùng SSLSockets/SSLEngines,nên luôn luôn kiểm tra tài liệu chứng nhận của đầu xa trước khi gửi bất kì dữ liệu
nào.Các lớp SSLSockets và SSLEngines không tự động kiểm tra hostname trong URL có khớp với hostname trong
tài liệu chứng nhận của đầu kia hay không.Một ứng dụng có thể bị khai thác bằng URL spoofing nếu hostname
không được kiểm tra.
Các giao thức như HTTPS cần thiết phải kiểm tra hostname.Các ứng dụng có thể dùng HostnameVerifier để viết
chồng lên luật hostname HTTPS mặc định .
PTIT 2009
Đề tài môn Bảo mật thông tin

Secure Socket Layer
9

I.2 Kiến trúc SSL :
SSL được thiết kế để dùng TCP cung cấp 1 dịch vụ bảo mật đầu cuối-đến-đầu cuối đáng tin cậy.SSL không phải là
một giao thức đơn mà là 2 lớp giao thức,như minh họa dưới đây.
Hình I.1 : Chồng giao thức SSL
SSL Handshake
Protocol
SSL Change Cypher
Spec Protocol
SSL Alert Protocol
HTTP
SSL Record Protocol
TCP
IP

SSL Record Protocol cung cấp các dịch vụ bảo mật cơ bản cho nhiều giao thức khác nhau ở các lớp trên.Trong thực
tế, Hyper Text Transfer Protocol (HTTP),cung cấp dịch vụ trao đổi cho tương tác Web client/server,có thể hoạt
động trên đỉnh của SSL.Ba giao thức lớp trên được định nghĩa như là các phần của SSL: Handshake Protocol,
Change Cypher Spec Protocol và Alert Protocol.Các giao thức mang tính đặc trưng-SSL này được dùng trong phần
quản lý trao đổi SSL và được xét đến trong phần sau.
Hai khái niệm SSL quan trọng là SSL session (phiên SSL) và SSL connection ( kết nối SSL) ,được định nghĩa như
sau:
Connection ( kết nối): 1 kết nối là 1 transport _ trong định nghĩa mô hình phân lớp OSI_ cung cấp 1 loại
dịch vụ thích hợp.Với SSL,những kết nối như vậy là những mối quan hệ ngang hàng.Các kết nối thì trao
đổi nhanh chóng.Mỗi kết nối gắn với 1 phiên.
Session (phiên): 1 phiên SSL là 1 liên kết giữa 1 client và 1 server.Các phiên được tạo ra bằng Handshake
Protocol (giao thức bắt tay).Các phiên định nghĩa 1 tập các tham số bảo mật bằng mật mã,có thể được chia
sẻ giữa nhiều kết nối.Các phiên được dùng để tránh những đàm phán tốn kém_về các tham số bảo mật
mới_cho mỗi kết nối.
Giữa bất kì 1 cặp của nhóm nào (các ứng dụng như HTTP trên client hay server),có thể có nhiều kết nối bảo mật
.Về lý thuyết ,có thể có nhiều phiên đồng thời giữa các nhóm,nhưng đặc trưng này không được dùng trong thực tiễn.
Thực sự có nhiều trạng thái gắn với mỗi phiên.Một khi 1 phiên được thành lập,có trạng thái hoạt động hiện thời cho
cả đọc và ghi, (như nhận và gửi ).Thêm vào đó, trong suốt quá trình Handshake Protocol, trạng thái treo đọc và ghi
được tạo ra.Dựa trên kết luận thành công của Handshake Protocol,các trạng thái treo trở thành trạng thái hiện thời.
-Một trạng thái phiên được định nghĩa bởi các thông số sau (các định nghĩa lấy từ đặc trưng SSL):
Session Identifier : 1 chuỗi byte bất kì được chọn bởi server để nhận dạng trạng thái phiên là hoạt động
(active) hay phục hồi lại (resumable).
Peer certificate: một chứng chỉ X509.v3.Thành phần này của trạng thái có thể là null.
Compression method: thuật toán được dùng để nén dữ liệu trước khi mã hóa.
PTIT 2009
Đề tài môn Bảo mật thông tin

Secure Socket Layer
10

Cypher spec : chỉ ra thuật toán mã hóa dữ liệu (như rỗng,AES…) và thuật toán băm (như MD5 hay SHA-
1) sử dụng để tính toán MAC.Nó cũng định nghĩa các thuộc tính mã hóa như hash-size.
Master secret : 48 byte bí mật được chia sẻ giữa client và server.
Is resumable : một cờ chỉ ra rằng phiên này có thể được dùng để khởi tạo các kết nối khác hay không.
-Một trạng thái kết nối được định nghĩa bởi các tham số sau:
Server and client random: các chuỗi byte được chọn bởi server và client cho mỗi kết nối.
Server write MAC secret: khóa bí mật được sử dụng bởi phép tính MAC trên dữ liệu, được gửi bởi server.
Client write MAC secret: khóa bí mật được sử dụng bởi phép tính MAC trên dữ liệu,được gửi bởi client.
Server write key: khóa mã hóa quy ước cho dữ liệu được mã hóa bởi server và giải mã bởi client.
Client write key :khóa mã hóa quy ước cho dữ liệu được mã hóa bởi client và giải mã bởi server.
Initialization vectors: khi 1 khối mã trong mode CBC được dùng, một vector khởi tạo (IV) được duy trì
cho mỗi key.Phần này được khởi tạo trước tiên bởi SSL Handshake Protocol.Sau đó,khối mã hóa cuối cùng
từ mỗi record được để dành lại để dùng làm IV cho record sau .
Sequence number : mỗi bên duy trì các sequence number riêng cho mỗi message được truyền hoặc được
nhận trong mỗi kết nối.Khi 1 bên gửi hoặc nhận một change cypher spec message,sequence number thích
hợp được thiết lập về 0.Sequence number không thể vượt quá 2
64
-1.
I.3 Giao thức SSL Record :
SSL Record Protocol cung cấp 2 dịch vụ cho kết nối SSL:
Confidentiality (tính cẩn mật): Handshake Protocol định nghĩa 1 khóa bí mật được chia sẻ, khóa này được
sử dụng cho mã hóa quy ước các dữ liệu SSL.
Message integrity (tính toàn vẹn thông điệp):Handshake Protocol cũng định nghĩa 1 khóa bí mật được chia
sẻ, khóa này được sử dụng để hình thành MAC (mã xác thực message).
Hình sau chỉ ra toàn bộ hoạt động của SSL Record Protocol.SSL Record Protocol nhận 1 message ứng dụng sắp
được truyền đi,phân mảnh dữ liệu thành nhiều block,nén dữ liệu 1 cách tùy chọn,áp dụng vào 1 MAC,mã hóa,thêm
vào header,và truyền khối kết quả thu được trong 1 segment TCP.Dữ liệu nhận được được giải mã,kiểm tra ,giải
nén,sắp xếp lại và phân phối đến người sử dụng ở lớp cao hơn.

PTIT 2009
Đề tài môn Bảo mật thông tin

Secure Socket Layer
11

Hình I.2 : Hoạt động của SSL Record Protocol
Dữ liệu ứng dụng:

Phân mảnh:

Nén:

Thêm MAC:

Mã hóa:

Gắn SSL Record header:

Bƣớc đầu tiên là phân mảnh.Mỗi message của lớp bên trên được phân mảnh thành các block ,mỗi block là 2
14

byte (16384 byte) hoặc ít hơn.
Tiếp theo,nén đƣợc áp dụng 1 cách tùy chọn.Nén phải là không mất mát thông tin và có thể không làm tăng chiều
dài nội dung nhiều hơn 1024 byte (Dĩ nhiên,người ta mong muốn nén làm co lại dữ liệu hơn là nới rộng dữ liệu.Tuy
nhiên ,với những block ngắn,có thể ,do định dạng quy ước,thuật toán nén thực sự làm cho output dài hơn

input).Trong SSLv3 (cũng như phiên bản hiện tại của TLS),không có thuật toán nén nào được chỉ rõ,vì vậy thuật
toán nén mặc định là null.
Bƣớc xử lí kế tiếp là tính toán MAC (mã xác thực message) trên dữ liệu đã được nén.Để thực hiện cần dùng đến1
khóa bí mật được chia sẻ.Phép tính được định nghĩa như sau:
hash(MAC_write_secret || pad_2 || hash(MAC_write_secret || pad_1 ||seq_num ||SSLCompressed.type ||
SSLCompressed.length || SSLCompressed.fragment))
trong đó:
 || : phép nối/hoặc.
 MAC_write_secret: khóa bí mật được chia sẻ.
 hash: thuật toán băm mã hóa, MD5 hoặc SHA-1.
 pad_1: byte 0x36 (0011 0110) được lặp lại 48 lần (384 bit) cho MD5 và 40 lần (320 bit) cho SHA-1.
 pad_2: byte 0x5c (0101 1100) được lặp lại 48 lần cho MD5 và 40 lần cho SHA-1.
 seq_num: sequence number cho message này.
PTIT 2009
Đề tài môn Bảo mật thông tin

Secure Socket Layer
12

 SSLCompressed.type: giao thức ở lớp trên được dùng để xử lí phân mảnh này.
 SSLCompressed.length: chiều dài của phân mảnh đã được nén.
 SSLCompressed.fragment: phân mảnh đã được nén (nếu nén không được dùng, phân mảnh ở dạng
plaintext).
Chú ý rằng,cái này tương tự như thuật toán HMAC.Điểm khác biệt là 2 phần đệm (pad) được || trong SSLv3 và
được XOR trong HMAC.Thuật toán MAC trong SSLv3 được dựa trên bản phác thảo Internet ban đầu cho
HMAC.Phiên bản gần nhất của HMAC được định nghĩa trong RFC 2104,sử dụng XOR.
Kế tiếp, message đã nén cộng thêm MAC đƣợc mã hóa theo phƣơng pháp mã hóa đối xứng.Mã hóa có thể
không làm tăng chiều dài nội dung hơn 1024 byte,vì vậy chiều dài tổng cộng không vượt quá 2
14
+2048. Các thuật

toán mã hóa sau được cho phép:
Block cipher (Mã hóa khối)
Stream cipher (Mã hóa luồng)
Thuật toán
Kích thước khóa
Thuật toán
Kích thước khóa
AES
128,256
RC4-40
40
IDEA
128
RC4-128
128
RC2-40
40


DES-40
40


DES
56


3DES
168

Fortezza
80



Fortezza có thể được sử dụng trong mục tiêu mã hóa smart card.
Với mã hóa stream (luồng),message đã nén cộng thêm MAC được mã hóa.Chú ý rằng MAC được tính toán trước
khi mã hóa xảy ra và MAC được mã hóa cùng với plaintext hoặc là plaintext đã nén.
Với mã hóa block (khối),MAC có thể được đệm thêm trước khi mã hóa.Phần đệm thêm (padding) có dạng gồm
nhiều byte đệm được theo sau bởi 1 byte chỉ rõ chiều dài của phần đệm.Tổng số lượng đệm vào là lượng nhỏ nhất
sao cho tổng kích thước dữ liệu được mã hóa (plaintext +MAC + padding) là 1 bội số của chiều dài khối mã hóa.Ví
dụ, plaintext (hoặc text đã nén nếu nén được dùng) là 58 byte, với MAC là 20 byte (dùng SHA-1), được mã hóa với
chiều dài block là 8 byte (như DES ).Cùng với byte padding.length ,nó sinh ra tổng cộng 79 byte.Để tạo ra 1 số
nguyên là bội của 8,1 byte đệm được thêm vào.
Bƣớc cuối cùng của xử lí SSL Record Protocol là gắn thêm vào1 header ,bao gồm các mục sau:
Content Type (8 bit): giao thức lớp trên được dùng để xử lí phân mảnh đi kèm.
Major Version (8 bit): chỉ ra phiên bản SSL tối đa được dùng. Ví dụ, SSLv3,giá trị này là 3.
Minor Version (8 bit) : chỉ ra phiên bản tối thiểu được dùng.Ví dụ, SSLv3 ,giá trị này là 0.
Compressed Length (16 bit) : chiều dài theo byte của phân mảnh plaintext (hoặc chiều dài theo byte của
phân mảnh đã nén nếu nén được dùng).Gía trị lớn nhất là 2
14
+2048.
Các loại nội dung được định nghĩa là change_cipher_spec,alert,handshake, và application_data.Ba cái đầu tiên là
các giao thức đặc trưng-SSL,được bàn đến trong phần kế tiếp.Chú ý rằng không có sự khác biệt nào được tạo ra
giữa các ứng dụng (như HTTP ) có thể dùng SSL,nội dung dữ liệu được tạo ra bởi các ứng dụng đó thì không trong
suốt đối với SSL.
PTIT 2009
Đề tài môn Bảo mật thông tin

Secure Socket Layer
13

Hình sau minh họa định dạng SSL record.

I.4 Giao thức SSL Change Cipher Spec :
Giao thức SSL Change Cipher Spec là giao thức đơn giản nhất trong ba giao thức đặc trưng của SSL mà sử dụng
giao thức SSL Record . Giao thức này bao gồm một message đơn 1 byte giá trị là 1. Mục đích chính của message
này là sinh ra trạng thái tiếp theo để gán vào trạng thái hiện tại,và trạng thái hiện tại cập nhật lại bộ mã hóa để sử
dụng trên kết nối này.

I.5 Giao thức SSL Alert :
Giao thức SSL Alert được dùng để truyền cảnh báo liên kết SSL với đầu cuối bên kia.Như với những ứng dụng
khác sử dụng SSL, alert messages được nén và mã hóa, được chỉ định bởi trạng thái hiện tại.
Mỗi message trong giao thức này gồm 2 bytes .Byte đầu tiên giữ giá trị cảnh báo(1) hoặc nguy hiểm(2) để thông
báo độ nghiêm ngặt của message.Nếu mức độ là nguy hiểm,SSL lập tức chấp dứt kết nối.Những kết nối cùng phiên
khác vẫn có thể tiếp tục nhưng sẽ không kết nối nào khác trên phiên này được khởi tạo thêm.Byte thứ hai chứa một
mã chỉ ra cảnh báo đặc trưng.Đầu tiên , chúng ta liệt kê những cảnh báo đó mà luôn ở mức nguy hiểm ( được định
nghĩa từ những thông số SSL):
unexpected_message: message không thích hợp.
bad_record_mac: MAC không chính xác.
decompression_failure: việc giải nén nhận input không thích hợp(ví dụ như không thể giải nén hoặc giải
nén lớn hơn độ dài tối đa cho phép).
handshake_failure: bên gửi không thể thương lượng một bộ chấp nhận được của các thông số bảo mật
được đưa ra từ những lựa chọn có sẵn.
PTIT 2009
Đề tài môn Bảo mật thông tin

Secure Socket Layer
14

illegal_parameter: một trường trong một handshake message thì vượt khỏi dãy hoặc trái với những trường
khác
Phần còn lại của cảnh báo thì như sau:
close_notify: thông báo cho bên nhận rằng bên gửi sẽ không gửi thêm message nào nữa trong kết nối
này.Mỗi nhóm thì được yêu cầu gửi một close_notify cảnh báo trước khi kết thúc phần ghi của một kết nối.
no_certificate: có thể được gửi để trả lời cho một yêu cầu certificate nếu không certificate thích hợp nào có
sẵn.
bad_certificate: certificate nhận được thì không hợp lệ(ví dụ như chứa một chữ ký không xác minh).
unsupported_certificate: dạng certificate nhận được thì không hỗ trợ.
certificate_revoked: certificate đã bị thu hồi bởi nhà cung cấp.
certificate_expired: certificate đã hết hạn đăng ký.
certificate_unknown: một số phát sinh không nói rõ xuất hiện trong quá trình xử ký certificate làm cho nó
không thể chấp nhận.












PTIT 2009
Đề tài môn Bảo mật thông tin

Secure Socket Layer

15

I.6 Giao thức SSL Handshake :

Phần „khó nuốt‟ nhất của SSL là giao thức Handshake.Giao thức này cho phép server và client chứng thực với nhau
và thương lượng cơ chế mã hóa , thuật toán MAC và khóa mật mã được sử dụng để bảo vệ dữ liệu được gửi trong
SSL record.Giao thức SSL Handshake thường được sử dụng trước khi dữ liệu của ứng dụng được truyền đi.
Giao thức SSL Handshake bao gồm một loạt những message trao đổi giữa client và server .Mỗi message có ba
trường:
Type (1 byte): chỉ ra một trong mười dạng message .
Length (3 bytes): độ dài của message theo bytes.
Content (>=0 bytes): tham số đi kèm với message này, được liệt kê trong Hình I.5a
Hình I.5a Các kiểu message giao thức SSL handshake
Kiểu message
Thông số
Hello_request
Null
Client_hello
version, random, session id, cipher suite, compression
method
Server_hello
version, random, session id, cipher suite, compression
method
Certificate
chain of X.509v3 certificates
Server_key_exchange
parameters, signature
Certificate_request
type, authorities
Server_done

Null
Certificate_verify
signature
Client_key_exchange
parameters, signature
Finished
hash value

Hình I.5b thể hiện trao đổi lúc ban đầu cần được thiết lập một kết nối logic giữa client và server.Việc trao đổi có thể
xem như có bốn giai đoạn.

PTIT 2009
Đề tài môn Bảo mật thông tin

Secure Socket Layer
16


Hình I.5b Cơ chế giao thức SSL Handshake

I.6.1 Giai đoạn 1 – Thiết lập khả năng bảo mật :
Giai đoạn này được dung để bắt đầu một kết nối logic và thiết lập khả năng bảo mật mà sẽ liên kết với nó.Việc trao
đổi thì được khởi tạo bởi client bằng việc gửi một client_hello message với những thông số sau đây:
Version: version SSL mới nhất mà client biết.
Random: một cấu trúc sinh ra ngẫu nhiên từ client, bao gồm một nhãn thời gian 32 bit và 28 bytes sinh bởi
một bộ sinh số ngẫu nhiên an toàn. Những giá trị này phục vụ cho lần này và sử dụng suốt quá trình trao đổi
khóa để ngăn tấn công lập lại.
PTIT 2009
Đề tài môn Bảo mật thông tin

Secure Socket Layer
17

Session ID: một ID của phiên có chiều dài thay đổi được.SessionID khác 0 nghĩa là client muốn cập nhật
tham số của một kết nối đang tồn tại hay tạo một kết nối mới trên phiên này.SessionID = 0 chỉ ra rằng client
muốn thiết lập một kết nối mới trên một phiên mới.
CipherSuite: đây là 1 danh sách mà chứa những bộ biên dịch của những thuật toán mã hóa được hỗ trợ bởi
client, tham khảo theo thứ tự giảm dần. Mỗi thành phần trong danh sách (mỗi bộ mã hóa) định nghĩa cả một
khóa trao đổi và một CipherSpec, những thông số này sẽ được bàn đến sau.
Compression Method: đây là danh sách của những phương thức nén mà client hỗ trợ.
Sau khi gửi client_hello message, client chờ nhận server_hello message mà chứa cùng thông số với client_hello
message.Với server_hello message, những thỏa thuận kèm theo được áp dụng. Trường Version chứa version thấp
hơn được đề nghị bởi client và cao nhất được hổ trợ bởi sever.Trường Random được sinh ra bởi server và độc lập
với trường Random của client. Nếu trường SessionID của client khác 0, thì giá trị tương tự được dùng bởi server,
ngược lại thì trường SessionID của server chứa giá trị của một phiên mới. Trường CipherSuite chứa bộ mã hóa chọn
bởi server từ những đề xuất của client. Trường Compression chứa phương thức nén chọn bởi server từ những đề
xuất của client.
Thành phần đầu tiên của thông số Cipher Suite là phương thức trao đổi khóa (ví dụ như bằng cách nào những khóa
mã hóa cho việc mã hóa thông thường và MAC được trao đổi ). Những phương thức trao đổi khóa sau được hỗ trợ:
RSA: khóa bí mật được mã hóa với khóa công khai RSA của bên nhận. Một public-key certificate cho khóa
bên nhận phải được tạo sẵn.
Fixed Diffie-Hellman: đây là sự trao đổi khóa Diffie-Hellman trong certificate của server chứa các thông
số công khai Diffie-Hellman được ký bởi Certificate Authority (CA) .Nghĩa là certificate khóa công khai
chứa các thông số khóa công khai Diffie-Hellman. Client chứa sẵn các thông số khóa công khai Diffie-
Hellman đó trong certificate nếu chứng thực client được yêu cầu hoặc trong một message trao đổi
khóa.Phương thức này mang lại kết quả một khóa bí mật cố định giữa hai đầu, dựa trên tính toán Diffie-
Hellman sử dụng khóa công khai cố định.
Ephemeral Diffie-Hellman: Phương pháp được sử dụng để tạo khóa „ephemeral‟(tạm thời,1 lần)– khóa tạm
thời. Trong trường hợp này, khóa công khai Diffie-Hellman được trao đổi,được ký sử dụng khóa bí mật
RSA hoặc DSS của bên gửi.Bên nhận có thể sử dụng khóa công khai tương ứng để xác minh chữ ký.

Certificate được sử dụng để xác thực khóa công khai. Điều này như là sự bảo đảm nhất của ba lựa chọn
Diffie-Hellman bởi vì nó là kết quả của sự tạm thời và khóa xác thực.
Anonymous Diffie-Hellman: thuật toán Diffie-Hellman cơ bản được sử dụng, không chứng thực.Nghĩa là
mỗi lần một bên gửi thông số Diffie-Hellman công khai của nó cho bên kia thì không xác thực.Điều này
gần như là có thể bị tấn công bởi tấn công Man-in-the-middle ,trong đó kẻ tấn công điều khiển cả nhóm
anonymous Diffie-Hellman.
Fortezza: phương pháp định nghĩa cho lược đồ Fortezza.
Định nghĩa kèm theo cho một phương pháp trao đổi khóa là CipherSpec , bao gồm những trường sau :
CipherAlgorithm: một vài thuật toán kể đến : RC4, RC2, DES, 3DES, DES40, IDEA, Fortezza.
MACAlgorithm: MD5 hoặc SHA-1.
CipherType: luồng hoặc khối.
PTIT 2009
Đề tài môn Bảo mật thông tin

Secure Socket Layer
18

IsExportable: True hoặc False.
HashSize: 0, 16 (cho MD5), hay 20 (cho SHA-1) bytes.
Key Material: thứ tự của các bytes mà chứa dữ liệu được dùng trong sinh khóa .
IV Size: kích thước của giá trị khởi tạo cho mã hóa Cipher Block Chaining (CBC).

I.6.2 Giai đoạn 2 – Xác thực server và trao đổi khóa :

Server bắt đầu giai đoạn này bằng cách gửi certificate của nó nếu nó cần được xác thực; thông điệp chứa
một hoặc một chuỗi certificate(chứng thực) X.509. Thông điệp chứng thực được yêu cầu cho bất kì một
phương pháp trao đổi khóa nào được thỏa thuận, ngoại trừ anonymous Diffie-Hellman.Chú ý rằng nếu fixed
Diffie-Hellman được dùng,thì thông điệp chứng thực có chức năng như là thông điệp trao đổi khóa của
server vì nó chứa các tham số Diffie-Hellman công khai của server.
Sau đó một thông điệp server_key_exchange được gửi đi nếu nó được yêu cầu.Nó không được yêu cầu

trong 2 trường hợp sau:
 (1) Server đã gửi một certificate với các tham số fixed Diffie-Hellman.
 (2) Trao đổi khoá RSA được dùng.
Thông điệp server_key_exchange cần cho các trường hợp sau:
- Anonymous Diffie-Hellman : Nội dung thông điệp bao gồm hai giá trị Diffie-Hellman toàn
cục(một số nguyên tố và một số nguyên tố cùng nhau với số đó) cùng với khóa Diffie-
Hellman của server.
- Ephemeral Diffie-Hellman : nội dung thông điệp bao gồm 3 tham số Diffie-Hellman cung
cấp cho anonymous Diffie-Hellman,cùng với một chữ kí của các tham số này.
- Trao đổi khóa RSA,mà theo đó server sử dụng RSA nhưng có một khóa chữ kí chỉ của
RSA. Theo đó,client không thể gửi đi cách đơn giản một khóa bí mật được mã hóa với
khóa công khai/bí mật RSA phụ và sử dụng thông điệp server_key_exchanged để gửi khóa
công khai.Nội dung thông điệp bao gồm hai tham số của khóa công khai RSA phụ(số mũ
và số dư) cùng với một chữ ký của các tham số này.
- Fortezza: một vài chi tiết thêm về chữ kí được đảm bảo. Như thường lệ,một chữ kí được
tạo ra bởi việc lấy mã băm của một thông điệp và mã hóa nó với khóa bí mật của bên gửi.
Trong trường hợp này mã băm được định nghĩa:
Hash (ClientHello.random||ServerHello.random||ServerParams)
Vì vậy mã băm bao gồm không chỉ các thông số Diffie-Hellman hay RSA,mà còn có hai số ngẫu nhiên từ thông
điệp hello khởi tạo.Điều này đảm bảo chống lại tấn công replay và misrepresentation(giả dạng).Trong trường hợp
chữ kí DSS,mã băm được biểu diễn sử dụng giải thuật SHA-1.
Trong trường hợp chữ kí RSA,cả mã băm MD5 và SHA-1 đều được tính toán, và sự nối nhau của hai mã băm(36
byte) được mã hoá với khóa bí mật của server.
Kế đến, một nonanonymous server(server không dùng anonymous Diffie-Hellman) có thể yêu cầu một
certificate từ client.Một thông điệp certificate_request bao gồm hai thông số certificate_type và
certificate_authorities. Kiểu certificate chỉ ra giải thuật khóa công khai,và nó dùng:
- RSA,chỉ dùng chữ kí
- DSS,chỉ dùng chữ kí
- RSA cho Diffie-Hellman thích hợp, trong trường hợp này chữ kí được dùng chỉ để xác thực,bằng
cách gửi dùng certificate được kí với RSA.

PTIT 2009
Đề tài môn Bảo mật thông tin

Secure Socket Layer
19

- DSS cho fixed Diffie-Hellman, một lần nữa,chỉ dùng để xác thực.
- RSA cho ephemeral Diffie-Hellman.
- DSS cho ephemeral Diffie-Hellman.
- Fortezza.
Thông số thứ 2 của thông điệp certificate_request là một danh sách các tên của những CA đặc biệt được chấp nhận.
Thông điệp cuối cùng trong giai đoạn 2, và là một phần luôn được yêu cầu,là thông điệp Server_done,mà được gửi
cho server để chỉ ra điểm cuối của thông điệp cuối của server_hello và các message đi kèm.Sau khi gửi thông
điệp,server sẽ chờ hồi đáp của client.Thông điệp này không có tham số.

I.6.3 Giai đoạn 3 – Xác thực client và trao đổi khóa :

 Trong khi nhận thông điệp server_done, client sẽ xác nhận xem server cung cấp một chứng chỉ hợp lệ hay chưa nếu
được yêu cầu và kiểm tra xem các thông số của server_hello được chấp nhận hay không.Nếu tất cả đều thoả mãn,
client gửi một hay nhiều message trở lại cho server. Nếu server yêu cầu một certificate,client bắt đầu giai đoạn này
bằng cách gửi 1 thông điệp certificate.Nếu khống có certificate phù hợp nào hợp lệ, client gửi một cảnh báo
no_certificate thay thế.
 Kế đến là thông điệp client_key_exchange phải được gửi đi trong giai đoạn này.Nội dung của thông điệp phụ thuộc
vào kiểu trao đổi khóa. Như sau:
- RSA: client sinh một trường 48 byte pre-master secret và mã hóa với khóa công khai từ chứng thực của server
hoặc khóa RSA phụ từ thông điệp server_key_exchange. Nó dùng để tính toán một master secret(sẽ được nói
sau).
- Ephemeral hoặc Anonymous Diffie-Hellman: các tham số Diffie-hellman công khai của client được gửi đi.
- Fixed Diffie-Hellman: các tham số Diffie-Hellman công khai của client được gửi đi trong một thông điệp
certificate,vì vậy nội dung của thông điệp là null.

- Fortezza: các tham số Fortezza của client được gửi đi.
 Cuối cùng,trong giai đoạn này,client sẽ gửi 1 message certificate_verify để cung cấp xác thực tường minh của một
chứng chỉ client.Thông điệp này chỉ được gửi theo sau bất kì một client certificate nào đã đánh dấu là có khả
năng(nghĩa là tất cả certificate ngoại trừ những cái chứa tham số fixed Diffie-Hellman). Thông điệp này đánh dấu
một mã băm dựa trên các thông điệp có trước,được định nghĩa như sau:
CertificateVerify.signature.md5_hash
MD5(master_secret || pad_2 || MD5(handshake_messages || master_secret || pad_1));
Certificate.signature.sha_hash
SHA(master_secret || pad_2 || SHA(handshake_messages || master_secret || pad_1));
 Với pad_1 và pad_2 là các giá trị được định nghĩa sớm hơn cho MAC, handshake_messages xem xét đến tất cả các
thông điệp giao thức bắt tay được gửi đi hay được nhận bắt đầu từ client_hello nhưng không bao gồm thông điệp
này,và master_secret là khóa bí mật được tính toán mà quá trình xây dựng sẽ được tìm hiểu sau. Nếu khóa bí mật
của user là DSS, thì nó được dùng để mã hóa mã băm SHA-1. Nếu khóa bí mật của user là RSA, nó được dùng để
mã hóa chuỗi mã băm MD5 và SHA-1.
 Trong trường hợp khác, mục đích là để xác minh quyền sở hữu của client với khóa bí mật cho chứng thực
client.Cho dù là bất cứ ai đang lạm dụng certificate của client thì cũng sẽ không thể gửi message này.

I.6.4 Giai đoạn 4 – Kết thúc :
 Giai đoạn này hoàn thành thiết lập của một kết nối an toàn,Client gửi một thông điệp change_cipher_spec và chép
CipherSpec đệm vào CipherSpec hiện tại.Chú ý rằng thông điệp này không được xem là một phần của giao thức bắt
tay nhưng được gửi đi sử dụng giao thức Change Cipher Spec. Client sau đó ngay lập tức gửi thông điệp kết thúc
theo giải thuật mới, với các khóa và các bí mật.Thông điệp kết thúc xác minh xem quá trình trao đổi khóa và xác
thực có thành công hay không.nội dung của thông điệp hoàn tất là một chuỗi của hai giá trị băm :
PTIT 2009
Đề tài môn Bảo mật thông tin

Secure Socket Layer
20

MD5(master_secret || pad2 || MD5(handshake_messages || Sender || master_secret || pad1))

SHA(master_secret || pad2 || SHA(handshake_messages || Sender || master_secret || pad1))
 Tại đó bên gửi là một mã mà xác định rằng bên gửi là client , và handshake_messages là tất cả dữ liệu từ tất cả
thông điệp bắt tay trở lên nhưng không bao gồm thông điệp này.
 Khi đáp lại hai thông điệp này,server gửi thông điệp change_cipher_spec của chính nó, chuyển đổi trạng thái treo
cho cipherSpec hiện tại và gửi thông điệp kết thúc của nó đi.Ở điểm này quá trình bắt tay hoàn thành và client và
server có thể bắt đầu trao đổi dữ liệu lớp ứng dụng.
I.7 Tính toán mã hóa :
Gồm việc tạo ra 1 shared master secret bằng cách trao đổi khóa, và sự sinh ra các tham số mật mã từ master secret.
I.7.1 Việc tạo Master Secret :
Shared master secret là 1 giá trị one-time 48 byte (384 bits) được sinh ra cho phiên này bằng cách trao đổi khóa an
toàn.Việc tạo ra gồm hai bước:
- Đầu tiên, một pre-master-secret được trao đổi
- Thứ hai, master_secret được tính toán bằng cả hai nhóm.
Đối với trao đổi pre_master_secret, có hai khả năng xảy ra:
 RSA: 48 byte pre_master_secret được sinh ra bởi client, mã hóa với khóa RSA công khai của
server, và gửi cho server.Server giải mã ciphertext sử dụng khóa bí mật của nó để phục hồi lại
pre_master_secret.
 Diffie-Hellman: cả client và server sinh ra khóa công khai Diffie-Hellman. Sau đó, những khóa này
được trao đổi, mỗi bên biểu diễn việc tính toán Diffie-Hellman để tạo ra shared_pre_master_secret.
Cả 2 bên tính toán master_secret như sau:
master_secret = MD5 (pre_master_secret || SHA ('A' || pre_master_secret ||ClientHello.random || ServerHello.random)) ||
MD5 (pre_master_secret || SHA ('BB' || pre_master_secret || ClientHello.random || ServerHello.random)) ||
MD5 (pre_master_secret || SHA ('CCC' || pre_master_secret || ClientHello.random || ServerHello.random))
Với ClientHello.random và ServerHello.random là 2 giá trị số ngẫu nhiên được trao đổi trong thông điệp hello khởi
tạo ban đầu.
PTIT 2009
Đề tài môn Bảo mật thông tin

Secure Socket Layer
21

I.7.2 Việc sinh các tham số mã hóa :
CipherSpec yêu cầu một khóa xác thực của client, một khóa xác thực của server, và một khóa mật mã của client,
một khóa mật mã của server, một vector khởi tạo IV của client, một vector khởi tạo IV của server, mà được sinh ra
từ master_secret theo thứ tự đó.Những tham số này được sinh ra từ master_secret bằng cách băm master_secret
thành chuỗi liên tục các byte bảo mật với chiều dài vừa đủ của những tất cả các tham số cần thiết .
Việc sinh nguyên liệu khóa từ master_secret sử dụng cùng định dạng cho việc sinh ra master_secret từ
pre_master_secret:
key_block = MD5(master_secret || SHA('A' || master_secret || ServerHello.random || ClientHello.random)) ||
MD5(master_secret || SHA('BB' || master_secret || ServerHello.random || ClientHello.random)) ||
MD5(master_secret || SHA('CCC' || master_secret || ServerHello.random || ClientHello.random)) || . .
Cho đến khi đủ số output được phát sinh.Kết quả của cấu trúc giải thuật này là hàm sinh số ngẫu nhiên.
Ta có thể xem master_secret như giá trị ngẫu nhiên đưa hạt giống sinh số ngẫu nhiên vào trong hàm sinh số ngẫu
nhiên.Các số ngẫu nhiên client và server có thể được nhìn như là các giá trị không đáng tin cậy(salt value) làm phức
tạp sự giải mã các mật mã.
PTIT 2009
Đề tài môn Bảo mật thông tin

Secure Socket Layer
22


I.8 Transport Layer Security :
I.8.1 Version Number :
Định dạng của một record TLS giống định dạng của record SSL, và các trường trong phần header cũng có ý nghĩa
giống nhau.Một sự khác biệt là trong các giá trị phiên bản TLS hiện tại,bản chính là 3 và bản phụ là 1.
I.8.2 Message Authentication Code :
Có 2 điểm khác biệt giữa SSLv3 và TLS MAC schemes: giải thuật thực tế và phạm vi của phép tính MAC.
TLS tạo ra việc sử dụng giải thuật HMAC được định nghĩa trong RFC 2104.Nhớ lại,HMAC được định nghĩa như

sau:
HMAC
K
(M) = H[(K
+
opad)||H[(K
+
ipad)||M]]
Với : H: hàm băm nhúng(dành cho TLS, hoặc MD5 hoặc SHA-1)
M: thông điệp đầu ra đối với HMAC
K
+
: khóa bí mật đệm các số 0 vào phía bên trái để kết quả bằng với chiều dài khối mã băm
(đối với MD5, và SHA-1, chiều dài khối bằng 512 bits)
PTIT 2009
Đề tài môn Bảo mật thông tin

Secure Socket Layer
23

Ipad =00110110(36
H
) lặp lại 64 lần (512 bits)
Opad =01011100(5C
H
) lặp lại 64 lần (512 bits)
SSLv3 dùng cùng giải thuật, ngoại trừ các byte đệm được nối vào vào khóa bí mật hơn là được XOR với khóa bí
mật được đệm vào chiều dài khối.Mức độ an toàn cùng giống trong cả 2 trường hợp.
Đối với TLS, phép tính toán MAC hoàn thành các trường hợp được chỉ ra trong đẳng thức sau:
HMAC_hash(MAC_write_secret, seq_num || TLSCompressed.type || TLSCompressed.version ||

TLSCompressed.length || TLSCompressed.fragment)
Phép toán MAC bao gồm tất cả các trường được hàm chứa bởi phép tính toán SSLv3, cộng với trường
TLSCompresses.version, mà là version của giao thức đang được dùng.

I.8.3 Hàm tính số nhẫu nhiên :
TLS tạo cách sử dụng hàm tạo số ngẫu nhiên dùng cho PRF để mở rộng các secret(phần bí mật) thành các khối dữ
liệu cho mục đích sinh khóa hay phê chuẩn.Đối tượng là để tạo ra cách sử dụng các giá trị shared secret nhỏ có liên
hệ với nhau, nhưng để phát sinh các khối dài hơn theo cách an toàn khỏi sự tấn công dựa trên hàm băm và
MACx.PRF dựa trên hàm mở rộng dữ liệu sau:
P_hash(secret, seed) = HMAC_hash(secret, A(1) || seed) ||
HMAC_hash(secret, A(2) || seed) ||
HMAC_hash(secret, A(3) || seed) ||
Với A() được định nghĩa:
A(0)=seed
A(i) =HMAC_hash(secret,A(i-1))
PTIT 2009
Đề tài môn Bảo mật thông tin

Secure Socket Layer
24


Hàm mở rộng dữ liệu tạo cách sử dụng giải thuật HMAC, với hoặc MD5 hoặc SHA-1 như là trên cơ sở hàm
băm.Như ta có thể thấy,P_hash có thể lặp đi lặp lại nhiều lần như sự cần thiết để tạo ra số lượng dữ liệu được yêu
cầu.Ví dụ, nếu P_SHA-1 được dùng để sinh ra 64 byte dữ liệu,nó sẽ được lặp đi lặp lại 4 lần tạo ra 80 byte dữ
liệu,mà 16 byte cuối bị loại bỏ.Trong trường hợp này,P_MD5 cũng sẽ được lặp lại 4 lần,tạo ra chính xác 64 bytes
dữ liệu.Chú ý rằng mỗi lần lặp lại sẽ gọi 2 hàm thực thi HMAC, mỗi một cái sẽ quay sang gọi 2 hàm thực thi trên cơ
sở giải thuật hàm băm.
Để tạo ra PRF an toàn đến mức có thể,nó sử dụng 2 giải thuật băm theo cách mà sẽ đảm bảo sự an toàn của nó nếu
giải thuật vẫn còn bảo mật.PRF được định nghĩa :

hash(ClientHello.random || ServerHello.random || ServerParams)
PRF lấy khi đầu vào một giá trị bí mật, một nhãn xác định, và một giá trị hạt giống(seed) và tạo ra một output có
chiều dài tùy ý.Output được tạo bằng cách phân cắt giá trị bí mật thành hai nửa (S1 và S2 và biểu diễn P_hash ở mỗi
nửa,sử dụng MD5 ở một nửa và SHA-1 ở nửa khác.Hai kết quả được thực hiện bởi phép XOR để tạo ra output, cho
mục đích này,P_MD5 nhìn chung phải lặp lại nhiều lần hơn P_SHA-1 để tạo một lượng dữ liệu ngang bằng cho
input bằng hàm XOR)
I.8.4 Mã cảnh báo :
TLS hỗ trợ tất cả các mã alert code được định nghĩa trong SSLv3 với ngoại lệ no_certificate. Một số các code thêm
vào được định nghĩa trong TLS, sau đây là một số cảnh báo mức nguy hiểm:
 decryption_failed : một cipher text được giải mã theo cách sai, hoặc nó không phải là phép nhân của chiều dài
khối hoặc giá trị đệm của nó,khi kiểm tra là không đúng.
PTIT 2009
Đề tài môn Bảo mật thông tin

Secure Socket Layer
25

 record_overflow:một TLS record được nhận với một payload(ciphertext) có chiều dài 2
14
+2048 bytes, hoặc
ciphertext được giải mã với chiều dài lớn hơn 2
14
+1024 byte.
 unknown_ca : một chuỗi certificate hợp lệ hoặc 1 phần chuỗi được nhận,nhưng certificate không được chấp
nhận bởi vì CA certificate không thể được cấp phát hoặc không thể tạo ra kết nối với 1 CA hiểu biết,tin cậy.
 access_defined: một certificate hợp lệ được nhận, vì khi access_control được thừa nhận, sender quyết định
không thực thi với thỏa thuận.
 decord_error : một thông điệp không thể được giải mã vì 1 trường bị thiếu range đặc biệt hoặc chiều dài của
message không đúng.
 export_restriction : một thỏa thuận không được chấp nhận với việc xuất ra các hạn chế trên chiều dài khóa bị

phát hiện.
 protocol_version: phiên bản giao thức mà client nỗ lực thỏa thuận được nhận thấy nhưng không hỗ trợ.
 insufficient_security: trả về thay thế handshake_failure khi thỏa thuận bị thất bại 1 cách đặc biệt bởi vì server
yêu cầu cipher nhiều bảo mật hơn những cái khác được hỗ trợ bởi client.
 internal_error: một lỗi bên trong không liên hệ với cấp tương đương hoặc sự sửa lỗi của giao thức tạo ra
không thể để tiếp tục.
Phần còn lại của các cảnh báo mới bao gồm:
 decrypt_error: toán hạng mã hóa bắt tay bị hư, bao gồm không thể xác minh 1 chữ kí,mã hóa 1 trao đổi khóa
hay công nhận 1 thông điệp hoàn tất.
 user_canceled: quá trình bắt tay này bị hoãn lại vì 1 số lí do không liên quan đến sự thất bại giao thức.
 no_renegotiation: gửi đi bởi client trong phần đáp lại client hello sau khi thiết lập bắt tay.hoặc những thông
điệp này sẽ có kết quả bình thường trong việc thỏa thuận lại,nhưng cảnh báo này chỉ ra rằng sender không thể
thỏa thuận.Thông điệp này luôn luôn là 1 cảnh báo(warning).
I.8.5 Cipher suite :
Có nhiều sự khác nhau nhỏ giữa các cipher suite sẵn có dưới SSLv3 và dưới TLS:
 Trao đổi khóa:TLS hỗ trợ tất cả các công nghệ trao đổi khóa của SSLv3 với ngoại lệ của Fortezza.
 Các giải thuật mã hóa đối xứng:TLS bao gồm tất cả các giải thuật mã hóa đối xứng được tìm thấy trong
SSLv3,với ngoại lệ của Fortezza.
I.8.6 Các dạng client certificate :
TLS định nghĩa cá kiểu certificate sau đây được yêu cầu trong thông điệp
certificate_request:rsa_sign,dss_sign,rsa_fixed_dh, và dss_fixed_dh. Tất cả những kiểu này được định nghĩa trong
SSLv3. Thêm vào đó,SSLv3 bao gồm rsa_ephemeral_dh, dss_ephemeral_dh và fortezza_kea.
Ephemeral Diffie-Hellman bao gồm đánh dấu các tham số Difie-Hellman với hoặc RSA hoặc DSS, với TLS,
rsa_sign và kiểu đánh dấu riêng không cần thiết để đánh dấu các tham số Diffie-Hellman.TLS không bao gồm hê
thống Fortezza.