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TLS全名为 Transport Layer Security即传输层安全协议。它是一种加密协议用于在互联网上提供安全和数据完整性保证。TLS 的前身是 SSLSecure Sockets Layer安全套接字层协议由 Netscape 公司在 1994 年开发。
TLS 的主要作用是为两个应用程序提供一个安全的通信通道使得它们可以在不被第三方读取或篡改的情况下交换信息。TLS 通常用于保护 Web 浏览器和服务器之间的通信但也可以用于任何需要安全传输数据的场合。
1、TLS 协议版本 TLS 1.01999年 基于 SSL 3.0 开发添加了一些安全增强功能。支持更多的加密算法如 RC4、DES、3DES 和 AES。存在一些已知的安全漏洞如 BEAST 和 POODLE 攻击。 TLS 1.12006年 修复了 TLS 1.0 中的一些安全问题如 CBC 模式的漏洞。引入了显式初始化向量IV增强了 CBC 模式的安全性。支持更安全的填充方案防止 BEAST 攻击。禁用了某些不安全的加密算法如 DES。 TLS 1.22008年 引入了更安全的加密算法如 AES-GCM 和 ChaCha20-Poly1305。支持更安全的哈希函数如 SHA-256 和 SHA-384。提供了更灵活的密码套件协商机制允许单独指定认证和加密算法。支持前向保密性的密钥交换算法如 ECDHE。禁用了不安全的哈希函数如 MD5 和 SHA-1。 TLS 1.32018年 重新设计了握手过程减少了通信往返次数提高了性能。删除了不安全的加密算法和密钥交换方法如 RC4、DES、3DES 和 RSA 密钥交换。默认使用前向保密性的 ECDHE 密钥交换算法。引入了 0-RTT零往返时间模式允许在某些情况下重用之前的会话密钥减少延迟。简化了密码套件的选择只保留了安全的选项。增强了对量子计算机的抵御能力引入了后量子密码算法的支持。
总的来说每个新版本的 TLS 都引入了一些安全增强和性能改进
TLS 1.1 修复了 TLS 1.0 中的一些漏洞。
TLS 1.2 引入了更安全的加密算法和哈希函数并提供了前向保密性。
TLS 1.3 进一步简化和优化了协议删除了不安全的选项提高了性能和安全性。
2、TLS 握手过程
客户端发送 ClientHello 消息包含支持的 TLS 版本、密码套件和随机数。服务器响应 ServerHello 消息选择 TLS 版本、密码套件并发送随机数。服务器发送证书包含公钥供客户端验证。客户端验证证书生成预主密钥Pre-Master Secret并用服务器公钥加密发送给服务器。服务器使用私钥解密预主密钥。客户端和服务器根据预主密钥、随机数等信息生成主密钥Master Secret。客户端和服务器交换 Finished 消息验证握手过程的完整性。
3、TLS 记录协议
握手完成后TLS 记录协议用于安全地传输应用程序数据。数据被分割成多个记录每个记录独立加密和认证。记录头包含内容类型、TLS 版本和记录长度。记录体包含加密后的应用程序数据和认证标签MAC。
4、密码套件
密码套件定义了 TLS 使用的加密算法和密钥交换方法。常见的加密算法有 AES、ChaCha20-Poly1305 等。密钥交换方法有 RSA、Diffie-Hellman、Elliptic Curve Diffie-HellmanECDHE等。示例密码套件TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384。
5、证书验证
TLS 使用 X.509 证书进行身份验证。证书包含实体的公钥和身份信息由受信任的证书颁发机构CA签发。客户端验证服务器证书的有效性、信任链和域名匹配。服务器也可以要求客户端提供证书进行双向身份验证。
6、TLS 的应用
HTTPSHTTP over TLS保护网页浏览器和 Web 服务器之间的通信。安全电子邮件SMTPS、IMAPS、POP3S保护电子邮件的传输。虚拟专用网络VPN保护远程访问和站点间通信。语音over IPVoIP保护实时语音和视频通信。
TLS 协议在现代网络通信中扮演着至关重要的角色为各种应用程序提供了安全保障。它不断演进以应对新的安全威胁和性能要求。
为什么TLS1.0不安全
TLS 1.0 版本存在一些安全问题和漏洞导致其被认为是不安全的。以下是 TLS 1.0 的主要安全问题
1、BEAST 攻击Browser Exploit Against SSL/TLS
BEAST 攻击利用了 TLS 1.0 的 CBC 模式加密中的漏洞。攻击者可以通过操纵加密的数据块来破解加密并访问敏感信息。虽然可以通过一些缓解措施来减轻 BEAST 攻击的风险但 TLS 1.0 本身并没有完全解决这个问题。
2、POODLE 攻击Padding Oracle On Downgraded Legacy Encryption
POODLE 攻击利用了 SSL 3.0 和 TLS 1.0 中的漏洞。攻击者可以强制浏览器降级到 SSL 3.0然后利用其中的漏洞破解加密。由于 TLS 1.0 支持降级到 SSL 3.0因此也受到了 POODLE 攻击的影响。
3、RC4 加密的弱点
RC4 是一种流密码曾被广泛用于 TLS 1.0 中。研究发现RC4 存在一些统计学上的弱点使得攻击者可以在特定情况下破解加密。虽然 RC4 的使用已经逐渐被淘汰但 TLS 1.0 仍然支持这种不安全的加密算法。
4、缺乏前向保密性Forward Secrecy
TLS 1.0 不支持某些提供前向保密性的密钥交换算法如 ECDHE。前向保密性确保了会话密钥的安全性即使长期密钥泄露过去的会话数据也不会被破解。没有前向保密性一旦服务器的私钥被盗所有使用该私钥加密的历史通信数据都可能被解密。
5、较弱的哈希函数
TLS 1.0 支持一些较弱的哈希函数如 MD5 和 SHA-1。这些哈希函数存在碰撞攻击的风险可能导致数字签名的伪造。新版本的 TLS如 TLS 1.2 和 TLS 1.3已经弃用了这些不安全的哈希函数。
由于这些安全问题许多组织和浏览器厂商都建议停止使用 TLS 1.0。自 2020 年起主流浏览器已经逐步废弃了对 TLS 1.0 的支持。为了确保安全性建议升级到 TLS 1.2 或 TLS 1.3 版本并使用安全的加密算法和密钥交换方法。
WEB服务器配置
Web 服务器的 TLS 版本配置取决于所使用的服务器软件。以下是一些常见 Web 服务器的 TLS 版本配置方法
1、Apache HTTP Server
在 Apache 的配置文件如 httpd.conf 或 apache2.conf中找到 SSLProtocol 指令。指定要启用的 TLS 版本例如 SSLProtocol -all TLSv1.2 TLSv1.3这将禁用所有旧版本的 SSL/TLS并只启用 TLS 1.2 和 TLS 1.3。
2、Nginx
在 Nginx 的配置文件如 nginx.conf中找到 ssl_protocols 指令。指定要启用的 TLS 版本例如 ssl_protocols TLSv1.2 TLSv1.3;这将只启用 TLS 1.2 和 TLS 1.3。
3、Microsoft IIS
在 IIS 管理器中选择服务器节点然后打开配置编辑器。导航到 system.webServer/security/access 部分。找到 sslFlags 设置并设置适当的值来启用或禁用特定的 TLS 版本。例如设置 sslFlags 为 0xC00 将启用 TLS 1.2 和 TLS 1.3。
4、Apache Tomcat
在 Tomcat 的 server.xml 配置文件中找到 Connector 元素。添加或修改 sslProtocols 属性指定要启用的 TLS 版本例如 Connector port8443 protocolHTTP/1.1 SSLEnabledtruesslProtocolsTLSv1.2,TLSv1.3 ... /这将只启用 TLS 1.2 和 TLS 1.3。
5、Node.js使用 HTTPS 模块
在创建 HTTPS 服务器时可以通过 options 对象的 secureProtocol 属性指定 TLS 版本。例如 const options {secureProtocol: TLSv1_2_method
};
const server https.createServer(options, (req, res) {// 处理请求
});这将使用 TLS 1.2 创建 HTTPS 服务器。
请注意这些示例是基本配置实际配置可能因服务器版本和具体需求而有所不同。在修改 TLS 版本配置之前请务必参考服务器软件的官方文档以了解特定版本和环境下的最佳实践。
此外确保在启用或禁用 TLS 版本时考虑兼容性和安全性的平衡。一般建议使用 TLS 1.2 和 TLS 1.3并禁用较旧的、不安全的 SSL/TLS 版本。
