Ольга Полянская - Инфраструктуры открытых ключей

Протокол передачи записей Record Protocol состоит из нескольких подуровней. Обработка данных протокола прикладного уровня заключается в их разбиении на управляемые блоки, сжатии, снабжении имитовставкой, шифровании и последующей передаче результата. Полученные данные обрабатываются в обратном порядке: расшифровываются, проверяются на целостность, подвергаются декомпрессии, сборке, а затем доставляются приложению [6].

На подуровне фрагментации информация разбивается на записи, длина каждой записи не превышает 16384 байтов. Допускается агрегирование нескольких однотипных сообщений в одну запись, а также разбиение одного сообщения протокола прикладного уровня на несколько записей. На подуровне сжатия выполняется сжатие или декомпрессия всех фрагментов. Очевидно, что при компрессии не должно быть потери данных. Затем вычисляется имитовставка, то есть проверяется целостность сжатой записи, а полученное значение и сжатая запись шифруются. Проверка целостности осуществляется при помощи кода аутентификации сообщения (MAC) или кода аутентификации, полученного на основе хэш-кода сообщения (HMAC).

После принятия данных текст расшифровывается, для проверки его целостности повторно вычисляется MAC, причем вычисления выполняются с использованием порядкового номера записи с целью обнаружения потерянных, лишних или повторно сжатых записей.

Сертификаты являются центральным компонентом всех сервисов аутентификации и управления ключами, предлагаемых как TLS, так и SSL. Эти сервисы полагаются на связывание идентичности субъекта с его открытым ключом. Для идентификации web-серверов рекомендуется использовать DNS-имена (типа www.alpha.com) и указывать их в дополнении сертификатов Subject Alternative Name (параметр dNSName ). Если DNS-имя не представлено в сертификате, то для идентификации используется отличительное имя субъекта.

Обычно при взаимодействии клиента и сервера сервер предъявляет сертификат, а клиент - нет, в результате чего происходит односторонняя аутентификация сервера клиентом, который сохраняет свою анонимность. Сервер может потребовать от клиента аутентификации, запрашивая сертификат по протоколу Handshake Protocol. В этом случае клиент должен иметь сертификат и предоставить его серверу. Обычно клиент предъявляет сертификат ключа подписи. В процессе верификации заверенного цифровой подписью сообщения, отправленного по протоколу Handshake Protocol, выясняется, способен ли клиент сгенерировать подпись при помощи своего секретного ключа, соответствующего открытому ключу подписи, который содержится в сертификате.

Сертификаты, используемые для поддержки безопасности транспортного уровня, также должны содержать дополнение Key Usage , отражающее соответствующее назначение открытого ключа, который содержится в сертификате:

*цифровая подпись, если необходимо выполнять верификацию подписей;

*шифрование ключей, чтобы обеспечить RSA-шифрование;

*согласование ключей, если необходима поддержка согласования ключей методом Диффи-Хэллмана.

Клиент должен быть уверен, что открытый ключ принадлежит серверу. Если используется некорректный открытый ключ, то постороннее лицо может получить начальный секрет и возможность сгенерировать главный секрет и все другие секретные параметры, вычисляемые с его помощью. Сертификат подтверждает принадлежность открытого ключа серверу.

При аутентификации клиента сервер полагается на принадлежность открытого ключа клиенту и принимает решение о возможности доступа. Если используется некорректный открытый ключ, то доступ к серверу может получить постороннее лицо, а не та сторона, которой доступ необходим. Сертификат обеспечивает необходимое связывание открытого ключа с идентичностью клиента.

Совокупность механизмов IPsec обеспечивает основу для защиты сетевого трафика на IP-уровне, безопасности IP-пакетов, защищенного взаимодействия мобильных систем с корпоративной сетью, реализации виртуальных частных сетей (Virtual Private Networks - VPN) и т.п. Семейство спецификаций IPsec представлено серией из 10 документов, разработанных рабочей группой IP Security Protocol организации IETF и содержащих сведения об архитектуре IPsec [143], формировании контекстов безопасности , управлении ключами и базовых протоколах. Ядро IPsec составляют три протокола: протокол аутентифицирующего заголовка (Authentication Header, AH) [144], протокол инкапсулирующей защиты содержимого (Encapsulating Security Payload, ESP) [145]и протокол обмена ключами в Интернете (Internet Key Exchange, IKE) [147]. Функции по поддержанию защищенного канала передачи данных по сетям IP распределяются между этими протоколами следующим образом:

* протокол AH обеспечивает целостность IP-пакетов, аутентификацию источника данных, а также защиту от воспроизведения ранее переданных IP-пакетов;

* протокол ESP поддерживает конфиденциальность, аутентификацию и целостность IP-пакетов, а также частичную защиту от анализа трафика;

* протокол IKE позволяет взаимодействующим сторонам автоматически генерировать и безопасно распределять симметричные секретные ключи.

Контексты безопасности (Security Associations)образуют основу криптографических сервисов безопасности на базе протоколов IPsec. Для защиты двусторонней связи между узлами сети необходимы два контекста безопасности : один - для входящих потоков, другой - для исходящих. Контексты безопасности содержат информацию об IP-адресах, типе защитного протокола ( AH или ESP ), криптографических алгоритмах, ключах для аутентификации и шифрования и периоде их действия.

Контекст безопасности уникально идентифицируется тремя элементами:

*индексом параметров безопасности ( Security Parameters Index - SPI );

*целевым IP-адресом;

*идентификатором защитного протокола.

Итак, индекс SPI - это идентификатор контекста безопасности , который указывается в протоколе AH или ESP . Целевой IP-адрес идентифицирует соединение IPsec, он может быть индивидуальным или групповым адресом либо диапазоном адресов. В настоящее время обмен ключами IKE реализован только для индивидуальных адресов, а для групповых адресов или диапазонов распределение ключей выполняется вручную.

| | Хост| Маршрутизатор или межсетевой экран|

|Хост | Транспортный режим или туннельный режим | Туннельный режим |

|Маршрутизатор или межсетевой экран | Туннельный режим | Туннельный режим |