TLS协议分析 (九) 现代加密通信协议设计 im

六. TLS协议给我们的启发 — 现代加密通信协议设计在看了这么多的分析和案例之后，我们已经可以归纳出加密通信协议设计的普遍问题，和常见设计决策，
设计决策点：

四类基础算法加密/MAC/签名/密钥交换如何选择？
对称加密目前毫无疑问应该直接用aead，最佳选择就是 aes-128-gcm/aes-256-gcm/chacha20-poly1305了
数字签名/验证方案，如果是移动互联网，应该考虑直接放弃 RSA，考虑 P-256 的 ECDSA 公钥证书，或者更进一步的 ed25519 公钥证书。
密钥交换算法，目前最佳选择就是 curve25519，或者 P-256。
对称加密算法+认证算法，如何选择？或者直接用aead？
签名算法如何选择？RSA or ECDSA or Ed25519？
考虑将来的算法调整，要加版本号机制吗？
建议是加上，起码在密钥协商的步骤，要加上版本号。便于将来更新算法。
RSA用作密钥交换是一个好的选择吗？考虑PFS
建议直接放弃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，给私钥保管带来更大风险。
自建PKI，是个好的选择吗？crl如何解决？
自建PKI可以做到更安全，比如简单的客户端内置数字签名公钥。可是当需要紧急吊销一个证书的时候，只能通过紧急发布新版客户端来解决。
必须用糟糕的openssl吗？or something better？crypto++,botan, nacl/libsodium, polarssl？libsodium: ed25519+curve2519+chacha20+poly1305
重放攻击如何解决？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消耗可以承受吗？加上某种cache？
要解决私钥运算的高cpu消耗，必然就需要 session ticket/session id 这种cache机制。显然session ticket 更好
延迟：密钥协商需要几个rtt？最少多少？加上cache后？和tcp对比如何
TLS的性能(主要指服务器cpu消耗)还有空间可以压榨吗？我能设计一个性能更牛逼的吗？

七. 附录：密码学基础概念本文已经很长了，基础概念的内容更多，再展开介绍就太长了，下面就列一下点，贴一下参考资料，就先这样,以后再说吧。
当然，最好的资料是下面列的书。
1. 块加密算法 block cipher AES 等
《AES后分组密码的研究现状及发展趋势》
http://www.ccf.org.cn/resourc...
aead的介绍（作者是大神）
https://www.imperialviolet.or...
3种组合方式之争
http://www.thoughtcrime.org/b...
CBC模式+MAC-then-encrypt的padding oracle 攻击, tls POODLE 漏洞
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，官方权威文档：
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%的性能提升：
http://www.anandtech.com/show...
2. 流加密算法 stream cipher RC4，ChaCha20 等
序列密码发展现状
http://www.ccf.org.cn/resourc...
rc4 : http://www.rc4nomore.com/
[RC4加密已不再安全，破解效率极高（含视频）] http://www.freebuf.com/news/7...
3. Hash函数 hash funtion MD5，sha1，sha256，sha512 , ripemd 160，poly1305 等
MD5被碰撞:
http://natmchugh.blogspot.com...
http://blog.avira.com/md5-the...
4. 消息验证码函数 message authentication code HMAC-sha256，AEAD 等
为什么要用MAC
http://www.happybearsoftware....
Flickr的漏洞案例：
http://netifera.com/research/...
http://www.ietf.org/rfc/rfc21...
5. 密钥交换 key exchange DH，ECDH，RSA，PFS方式的（DHE，ECDHE）等
https://blog.cloudflare.com/a...
关于前向安全性( Perfect Forward Secrecy )
http://vincent.bernat.im/en/b...
http://www.cryptopp.com/wiki/...
google对openssl里面的椭圆曲线的优化：
http://static.googleuserconte...
http://www.math.brown.edu/~jh...
ripple从nistp256k1曲线迁移到ed25519
https://ripple.com/uncategori...
openssh 6.5 开始支持 ed25519, curve25519, chacha20-poly1305
http://www.openssh.org/txt/re...
6. 公钥加密 public-key encryption 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 标准，应用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...
使用什么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 侧通道攻击的问题
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接口中有直接支持：
https://wiki.openssl.org/inde...
7. 数字签名算法 signature algorithm RSA，DSA，ECDSA (secp256r1 , ed25519) 等
三大公钥体制：RSA，DSA，ECDSA
RSA目前是主流，占据绝大多数市场份额
DSA已经被废弃
ECDSA是未来的趋势，例如bitcoin就用ECDSA
https://blog.cloudflare.com/e...
https://blog.cloudflare.com/a...
8. 密码衍生函数 key derivation function TLS-12-PRF(SHA-256) , bcrypto，scrypto，pbkdf2 等
hkdf： http://tools.ietf.org/html/rf...
https://cryptography.io/en/la...
9. 随机数生成器 random number generators /dev/urandom 等
[现代密码学实践指南[2015年]] https://blog.helong.info/blog...
八. 参考文献： TLS/SSL 相关RFC及标准

[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...
[TLS extensions] 链接 https://tools.ietf.org/html/r...
[Application-Layer Protocol Negotiation Extension] 链接 https://tools.ietf.org/html/r...
[X.509 PKI] 链接 https://tools.ietf.org/html/r...
[X.509 PKI and CRLs] 链接 https://tools.ietf.org/html/r...
[美国国家标准局NIST 的密码学标准] 链接 http://csrc.nist.gov/groups/S...
[NIST SP 800-90A ] 链接 http://csrc.nist.gov/publicat...
[nsa 的 SuiteB 密码学标准] 链接 https://www.nsa.gov/ia/progra...
[TLS on wikipedia] 链接 https://en.wikipedia.org/wiki...

协议分析文章

http://www.root.org/talks/TLS...
[20 Years of SSL/TLS Research An Analysis of the Internet’s Security Foundation] 链接 http://www-brs.ub.ruhr-uni-bo...
https://www.slideshare.net/ya...
http://security.stackexchange...
[SSL/TLS in Detail] 链接 https://technet.microsoft.com...(v=ws.10).aspx
[SSL/TLS] 链接 http://www.spiegel.de/media/m...
[The Sorry State Of SSL] 链接 https://hynek.me/talks/tls/
[What’s the matter with TLS?] 链接 http://hyperelliptic.org/inte...
http://blog.csdn.net/CaesarZo...
)
[X.509 PKI and CRLs] 链接 https://tools.ietf.org/html/r...
[Layman’s Guide to ASN.1] 链接 http://luca.ntop.org/Teaching...

实际部署调优相关

https://bit.ly/gottls
https://istlsfastyet.com/
https://www.imperialviolet.org/
https://letsencrypt.org/
http://chimera.labs.oreilly.c...
[RSA Conference 2015 : New Trends In Cryptographic Algorithm Suites Used For TLS Communications] 链接 http://www.rsaconference.com/...

密码学相关

[Stanford Cryptography open course] 链接 https://www.coursera.org/cour...
[crypto101，一本很棒的开源电子书] 链接 http://crypto101.io
[现代密码学理论与实践] 链接 https://book.douban.com/subje... - 毛文波
[现代密码学:原理与协议] 链接 http://book.douban.com/subjec... - Katz and Lindell
[“Modern Crypto: 15 Years of Advancement in Cryptography” — 2015 defcon 大会Steve Weis 演讲] 链接 http://saweis.net/pdfs/weis-m...
强烈建议不要看90年代的书，普遍严重过时，比如《应用密码学：协议、算法与C源程序（原书第2版）》
[DJBs crypto page] 链接 http://cr.yp.to/crypto.html
[DJBs entropy attacks] 链接 http://blog.cr.yp.to/20140205...
[Cryptographic Right Answers] 链接 https://gist.github.com/tqbf/...
http://www.slideshare.net/yas...
[Schneier 关于密码学2010年现状的评述] 链接
http://security.stackexchange...
http://chargen.matasano.com/c...
http://kodu.ut.ee/~swen/publi...
https://www.enisa.europa.eu/a...
https://github.com/sweis/cryp...
[Cryptographic Best Practices in the Post-Snowden Era] 链接 http://pages.uoregon.edu/joe/...
[Crypto War] 链接 http://en.wikipedia.org/wiki/...
[52 Things People Should Know To Do Cryptography] 链接 http://www.cs.bris.ac.uk/Rese...
http://bristolcrypto.blogspot...
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https://www.imperialviolet.or...
https://crypto.stanford.edu/~...
http://saweis.net/pdfs/weis-m...