第 3 卷 第 2 期 信 息 安 全 学 报 Vo l . 3 No. 2
2018 年 3 月
Journal
of
Cyber
Security
March, 2018
通讯作者: 韦俊琳, 硕士, Email:weijl16@mails.tsinghua.edu.cn。
本课题得到国家自然科学基金(No.61472215, No. 61636204)资助。
收稿日期: 2018-2-19; 修改日期: 2018-3-5; 定稿日期: 2018-3-6
HTTPS/TLS 协议设计和实现中的安全缺陷综述
韦俊琳
1
, 段海新
1
, 万 涛
2
1
清华大学, 网络科学与网络空间研究院 北京 中国 100084
2
华为公司渥太华研究中心 渥太华 加拿大
摘要 SSL/TLS 协议是目前广泛使用的 HTTPS 的核心, 实现端到端通信的认证、保密性和完整性保护, 也被大量应用到非 web
应用的其他协议(如 SMTP)。因为 SSL/TLS 如此重要, 它的安全问题也引起了研究者们的兴趣, 近几年对于 SSL/TLS 协议的研
究非常火热。本文总结了近几年四大安全顶级学术会议(Oakland, CCS, USENIX Secuity 和 NDSS)发表的相关论文, 分析该协议
设计的设计问题、实现缺陷以及证书方面的相关研究, 希望对 SSL/TLS 协议的改进和其他协议的安全性设计有参考价值。
关键词 SSL, TLS, 网络安全, 证书
中图法分类号 TP309.2 DOI 号 10.19363/j.cnki.cn10-1380/tn.2018.03.01
A Survey of Security Deficiencies in Design and
Implementation of HTTPS/TLS
WEI Junlin, DUAN Haixin, WAN Tao
1
Institute of Network Science and Cyberspace, Tsinghua University, Beijing 100084, China
2
Huwai Ottawa Research Center, 303 Terry Fox Drive, Ottawa, Ontario K2K 3J1, Canada
Abstract SSL/TLS is the fundamental component of HTTPS, which has been widely adopted in both web applications
and other protocols like SMTP. Because the protocol is so critical to most of current web applications, the security is-
sues of SSL/TLS attract so many attentions from scholars all over the world. In this paper, we surveyed related research
papers published in the BIG4 top security conferences(Oakland, CCS, USENIX Security and NDSS), and systematically
analyzed the security problems in the design and implement phases of SSL/TLS and certificate related concerns. We
hope that this survey will increase the security of later version of SSL/TLS and design of other security protocols as well.
Key words SSL, TLS, network security, certificate
1 引言
在互联网设计之初, 其主要目标是增强通信能
力, 没有过多考虑安全问题。因此, 现在互联网的核
心通信协议 TCP、UDP 和 IP 本质上是不安全的。为
了解决数据在 TCP 层的安全传输问题, Netscape 公
司在 1994 年提出了 Secure Socket Layer (SSL)协议,
又称套接字安全协议。由于发布的 SSL 2 没有和
Netscape 之外的安全专家商讨, 设计得不够全面,
协议中存在着严重的漏洞
[1]
。紧接着, 在 1995 年,
Netscape 发布了 SSL 3, 修补了 SSL 2 协议上的很多
漏洞。解决了 SSL 2 协议中存在的重放攻击, 消息认
证等问题, 并在协议中增添了 ChangeCipherSpec 等
新内容。SSL 3 发布以后, 得到了业界的高度重视。
之后 IETF成立 Transport Layer Security(TLS) 工作组,
基于 SSL 3 设计了 TLS, 分别于 1999 年、2006 年和
2008 年发布了 TLS 1.0
[2]
、TLS 1.1
[3]
和 TLS 1.2
[4]
, 逐
步修补了协议在设计和实现中先后发现的漏洞, 并在
2016 年着手计划出台具有更好完整性的 TLS 1.3
[5]
。
目前, TLS 协议已经作为一种工业标准大量应用
于电子商务等安全应用。如 HTTPS 就是使用 TLS 协
议进行加密传输 HTTP, 旨在为 HTTP 客户端和 Web
服务器之间创建一条安全的连接, 来实现端到端的认
证并保证数据传输的保密性和完整性。当客户端和服
务器双方都同意使用 TLS 协议时, 他们会通过握手来
建立安全连接。图 1 是一个完整的 TLS 握手过程。
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