SSL和TLS部署指南

陸英

在TLS中，所有安全性都以服務(wù)器的加密身份開(kāi)始，這就需要一個(gè)強(qiáng)大的私鑰來(lái)防止攻擊者進(jìn)行模擬攻擊。同樣重要的是擁有一個(gè)有效和強(qiáng)大的證書，它會(huì)授予私鑰來(lái)代表一個(gè)特定的主機(jī)名。

對(duì)于大多數(shù)網(wǎng)站來(lái)說(shuō)，由2 048位RSA密鑰提供的安全性已經(jīng)足夠。由于RSA公鑰算法應(yīng)用廣泛，從而使得它成為安全的默認(rèn)選擇。對(duì)于2 048位的RSA密鑰來(lái)說(shuō)，能夠提供大約112位密鑰。如果想要更高的安全性，RSA密鑰不能很好地進(jìn)行擴(kuò)展。比如，要獲得128位的密鑰，就需要3 072位的RSA密鑰，這顯然運(yùn)行較慢，以ECDSA256為例，ECDSA密鑰提供了128位的密鑰。

如何保護(hù)私鑰

1.要在具有足夠熵的可信計(jì)算機(jī)上生成私鑰。

2.從一開(kāi)始就要為密鑰設(shè)置密碼保護(hù)，以防止在存儲(chǔ)到備份系統(tǒng)時(shí)受到攻擊。私鑰密碼在實(shí)際運(yùn)行中不會(huì)有太大的安全保障，因?yàn)楣粽咄耆梢噪S時(shí)從進(jìn)程內(nèi)存中檢索密鑰。利用硬件設(shè)備（硬件安全模塊或HSM），即使在服務(wù)器受損的情況下也可以保護(hù)私鑰，但是這些設(shè)備昂貴，因此僅適用于對(duì)安全有嚴(yán)格安全性要求的機(jī)構(gòu)。

3.被攻擊后，撤銷舊證書并生成新密鑰。

4.每年更新證書，最好的設(shè)備可以自動(dòng)執(zhí)行此過(guò)程，因此具有較短使用周期的證書在實(shí)踐中更為安全。

5.除非特殊情況，否則每當(dāng)獲得新證書時(shí)，就生成相應(yīng)的新私鑰。

確保證書覆蓋所使用的網(wǎng)站

確保證書覆蓋所使用的網(wǎng)站，避免無(wú)效的證書警告。

即使只有一個(gè)域名，也應(yīng)確保證書與www前綴有關(guān)，例如，example.com和www.example.com。安全的Web服務(wù)器每個(gè)DNS名稱都應(yīng)該配置一個(gè)有效的證書。還有就是，訪問(wèn)私鑰的人越少越好。

可靠的CA獲取證書

選擇CA時(shí)，請(qǐng)注意以下幾方面：

1.所有CA的安全狀態(tài)都要經(jīng)過(guò)定期審核；

2.選擇以CA為主業(yè)務(wù)且提供各種功能支持的機(jī)構(gòu)；

3.選擇的CA應(yīng)提供證書吊銷列表（CRL）和在線證書狀態(tài)協(xié)議（OCSP）撤銷的支持。

使用強(qiáng)大的證書簽名算法

證書安全性取決于用于簽署證書的私鑰強(qiáng)度及簽名中使用的哈希函數(shù)的強(qiáng)度。原來(lái)大多數(shù)證書都依賴于SHA1散列函數(shù)，不過(guò)現(xiàn)在已經(jīng)證實(shí)這是不安全的。因此，目前的趨勢(shì)正在向SHA256轉(zhuǎn)型。截止2016年底，SHA1證書將不再被網(wǎng)站支持。

使用完整的證書鏈

無(wú)效的證書鏈會(huì)讓服務(wù)器證書無(wú)效并導(dǎo)致瀏覽器發(fā)出安全警告，在大多數(shù)SSL和TLS部署中，只有服務(wù)器證書需要2個(gè)或多個(gè)證書來(lái)建立完整的信任鏈。

使用安全協(xié)議

SSL/TLS系列中有5種協(xié)議：SSL 2，SSL 3，TLS 1.0，TLS

1.1，TLS 1.2。

SSL2和SSL3已經(jīng)過(guò)時(shí)了，建議不要使用。從理論上講，TLS 1.0也不應(yīng)該被使用，但在實(shí)踐中經(jīng)常被使用。截至目前，TLS 1.1和1.2都還沒(méi)有什么安全問(wèn)題，但只有1.2提供了現(xiàn)代的加密算法。

所以TLS 1.2應(yīng)該是被使用的主要協(xié)議，因?yàn)樗俏ㄒ惶峁┈F(xiàn)代認(rèn)證加密（也稱為AEAD）的版本。

選擇最佳加密套件

加密套件用于在SSL/TLS握手期間協(xié)商安全設(shè)置算法的組合。在ClientHello和ServerHello消息交換之后，客戶端發(fā)送優(yōu)先級(jí)列表的密碼支持套件。然后，服務(wù)器使用從列表中選擇的密碼套件進(jìn)行響應(yīng)。加密套件為以下組合：

密鑰交換算法（RSA，DH，ECDH，PSK）；

認(rèn)證算法（RSA，DSA）；

批量加密算法（AES，Camellia，ARIA）；

消息認(rèn)證碼算法（SHA-256）；

不過(guò)有幾個(gè)過(guò)時(shí)的加密原語(yǔ)必須禁止使用：

1.匿名Diffie-Hellman（ADH）套件不提供身份驗(yàn)證；

2. NULL加密套件不提供加密；

3.導(dǎo)出加密套件在連接協(xié)商時(shí)不安全，但也可以針對(duì)更強(qiáng)大的套件（FREAK攻擊）的服務(wù)器使用；

4.弱密碼（通常為40和56位）的套件使用可輕松被攻擊；

5. RC4是不安全的；

6. 3DES運(yùn)行緩慢且易被攻擊。

在SSL 3及更高版本的協(xié)議版本中，客戶端會(huì)先提交一系列支持的加密套件，服務(wù)器從列表中選擇一個(gè)用于連接的套件。然而，并不是所有的服務(wù)器都能執(zhí)行此操作，有些會(huì)固定的從客戶端列表中選擇第一個(gè)支持的套件，所以服務(wù)器主動(dòng)選擇最佳可用加密套件對(duì)于實(shí)現(xiàn)最佳安全性至關(guān)重要。

使用前向保密

前向安全或前向保密，有時(shí)也被稱為完美前向安全，是密碼學(xué)中通訊協(xié)議的安全屬性，指的是長(zhǎng)期使用的主密鑰泄漏不會(huì)導(dǎo)致過(guò)去的會(huì)話密鑰泄漏。前向安全能夠保護(hù)過(guò)去進(jìn)行的通信不受密碼或密鑰在未來(lái)暴露的威脅。如果系統(tǒng)具有前向安全性，就可以保證在主密鑰泄露時(shí)歷史通訊的安全，即使系統(tǒng)遭到主動(dòng)攻擊也是如此。

使用強(qiáng)大的密鑰交換算法

確保數(shù)據(jù)的傳輸、存儲(chǔ)安全，通常都會(huì)對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)加密后存儲(chǔ)或傳輸，接收方收到數(shù)據(jù)后解密密文，還原明文。通常采用的加密算法主要有對(duì)稱密鑰加密算法以及非對(duì)稱密鑰加密算法。在安全的數(shù)據(jù)通信中，通信的雙方必須分別具有加密的密鑰以及解密的密鑰。一旦通信的密鑰被泄漏或破解，由其加密的信息就會(huì)被泄漏。因此，如何安全地交換或協(xié)商通信密鑰就成為至關(guān)重要的問(wèn)題，而如何保證密鑰的安全，特別是安全的密碼交換就成為電子商務(wù)中安全信息交換的核心問(wèn)題。

2015年，研究人員發(fā)現(xiàn)一個(gè)SSL加密安全漏洞LogJam，LogJam漏洞將影響任何支持DHE_EXPORT密碼的服務(wù)器及所有瀏覽器，包括最新版的IE，Chrome，F(xiàn)irefox，Safari等。隨后他們?cè)u(píng)估稱學(xué)術(shù)派黑客可以破解768位的密鑰，而國(guó)家支持的黑客更可以突破1 024位的密鑰。所以為了安全起見(jiàn)，如果部署DHE，至少要配置2 048位的密鑰。

正確部署前的驗(yàn)證

也許按著本文的方法進(jìn)行部署時(shí)，許多軟件和硬件配置都有了新的版本，建議大家先對(duì)自己的SSL或TLS做個(gè)全面評(píng)估，以確保運(yùn)行的安全。

避免一味的追求過(guò)高的安全性

使用太短的密碼肯定是不安全的，但使用太長(zhǎng)的密碼也不一定安全，會(huì)導(dǎo)致操作的復(fù)雜。對(duì)于大多數(shù)網(wǎng)站來(lái)說(shuō)，使用強(qiáng)于2048位的RSA密鑰以及使用強(qiáng)于256位的ECDSA密鑰會(huì)浪費(fèi)CPU功耗，并可能會(huì)損害用戶體驗(yàn)。類似，增加臨時(shí)密鑰交換的強(qiáng)度對(duì)于DHE為2 048位以及ECDHE為256位幾乎沒(méi)有什么好處，使用高于128位的加密也沒(méi)有明顯的好處。

使用會(huì)話重用機(jī)制

由于SSL握手的非對(duì)稱運(yùn)算無(wú)論是RSA還是ECDHE，都會(huì)消耗性能，為了提高性能，對(duì)于之前已經(jīng)進(jìn)行過(guò)握手的SSL連接，盡可能減少握手round time trip以及運(yùn)算。

SSL提供2種不同的會(huì)話復(fù)用機(jī)制。

1. Session ID會(huì)話復(fù)用，Session ID會(huì)話的缺點(diǎn)，是服務(wù)器會(huì)大量堆積會(huì)話，特別是在實(shí)際使用時(shí)，會(huì)話老化時(shí)間配置為數(shù)小時(shí)，對(duì)服務(wù)器內(nèi)存占用非常高；

2. Session Ticket會(huì)話復(fù)用。

使用廣域網(wǎng)優(yōu)化

廣域網(wǎng)優(yōu)化，通常被稱為廣域網(wǎng)加速，即通過(guò)一些優(yōu)化技術(shù)來(lái)提供高性能的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問(wèn)，從而提高應(yīng)用程序在廣域網(wǎng)上的性能。

緩存公共內(nèi)容

通過(guò)TLS進(jìn)行通信時(shí)，瀏覽器可能會(huì)把所有流量都視為敏感數(shù)據(jù)。這樣，它們通常會(huì)使用內(nèi)存來(lái)緩存某些資源，不過(guò)一旦關(guān)閉瀏覽器，所有內(nèi)容都可能會(huì)丟失。為了獲得性能提升并實(shí)現(xiàn)對(duì)某些資源的長(zhǎng)期緩存，可以將公共資源標(biāo)記為公開(kāi)。

啟用OCSP Stapling

OCSP （Online Certificate Status Protocol）通常由CA提供，用于在線實(shí)時(shí)驗(yàn)證證書是否合法有效，這樣客戶端就可以根據(jù)證書中的OCSP信息，發(fā)送查詢請(qǐng)求到CA的驗(yàn)證地址，來(lái)檢查此證書是否有效。

而OCSP Stapling，顧名思義，是將查詢OCSP接口的工作交給服務(wù)器來(lái)做，服務(wù)器除了可以直接查詢OCSP信息，還可以僅進(jìn)行少數(shù)次查詢并將響應(yīng)緩存。當(dāng)有客戶端向服務(wù)器發(fā)起TLS握手請(qǐng)求時(shí)，服務(wù)器將證書的OCSP信息隨證書鏈一同發(fā)送給客戶端，從而避免了客戶端驗(yàn)證會(huì)產(chǎn)生的阻塞問(wèn)題。由于OCSP響應(yīng)是無(wú)法偽造的，因此這一過(guò)程也不會(huì)產(chǎn)生額外的安全問(wèn)題。

使用快速加密原語(yǔ)

盡可能使用支持硬件加速AES的CPU，如果想要進(jìn)一步提高性能，請(qǐng)考慮使用ECDSA密鑰。

HTTP的加密

加密整個(gè)網(wǎng)站，加密的問(wèn)題可能是當(dāng)今最大的安全問(wèn)題之一，比如：

1.沒(méi)有TLS的網(wǎng)站；

2.具有TLS但不執(zhí)行TLS的站點(diǎn)；

3.混合了TLS和非TLS內(nèi)容的網(wǎng)站，有時(shí)甚至在同一網(wǎng)頁(yè)內(nèi)；

4.編程錯(cuò)誤的網(wǎng)站會(huì)破壞TLS。

刪除混合內(nèi)容

即使加密了整個(gè)網(wǎng)站，仍然可能會(huì)從第三方網(wǎng)站中檢索出未加密的一些資源?；旌蟽?nèi)容頁(yè)面是通過(guò)TLS傳輸?shù)前煌ㄟ^(guò)TLS傳輸?shù)馁Y源，例如JavaScript文件、圖像和CSS文件的頁(yè)面。這樣的頁(yè)面非常不安全，不受保護(hù)的JavaScript資源會(huì)被中間人攻擊所利用，例如劫持整個(gè)用戶會(huì)話。

了解第三方服務(wù)

現(xiàn)階段，大多數(shù)網(wǎng)站都是通過(guò)從另一臺(tái)服務(wù)器當(dāng)中下載JavaScript代碼來(lái)激活第三方服務(wù)的，其中最典型的例子就是Google Analytics。包含第三方代碼的網(wǎng)站會(huì)創(chuàng)建一個(gè)隱含的信任連接，使對(duì)方能夠完全控制你的網(wǎng)站。雖然第三方連接可能不是惡意的，但是這些服務(wù)背后的廠商可能被攻擊。如果一個(gè)服務(wù)器被攻擊，那攻擊者將自動(dòng)訪問(wèn)所有依賴該服務(wù)器的站點(diǎn)。

安全設(shè)置Cookie

為了在保持性能的前提下實(shí)現(xiàn)安全，網(wǎng)站需要TLS，而且所有的Cookie在創(chuàng)建時(shí)都被明確標(biāo)記為安全的。否則就有可能被MITM攻擊者利用，建議大家為自己的Cookie添加加密完整性驗(yàn)證。

安全的HTTP壓縮

CRIME攻擊通過(guò)利用壓縮過(guò)程中的漏洞，可解密部分安全連接。而禁用TLS壓縮可防止這種攻擊。另外要注意，HTTP壓縮可能被TIME和BREACH攻擊利用。與TLS壓縮不同，HTTP壓縮是必需的，不能關(guān)閉。因此，為了解決這些攻擊，需要對(duì)應(yīng)用程序代碼進(jìn)行更改。

配置使用HTTP嚴(yán)格傳輸安全HSTS

要激活HSTS保護(hù)，可以向網(wǎng)站添加一個(gè)新的響應(yīng)頭。之后，支持HSTS的瀏覽器就會(huì)執(zhí)行它。通過(guò)自動(dòng)將所有明文鏈接轉(zhuǎn)換為安全的鏈接，來(lái)實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)。

建議大家添加對(duì)HSTS的支持，這是為TLS安全性做出的最重要的保障。為了獲得最佳安全效果，請(qǐng)考慮使用HSTS預(yù)加載，將HSTS配置嵌入到瀏覽器中。只要是在有效期內(nèi)，瀏覽器都將直接強(qiáng)制性的發(fā)起HTTPS請(qǐng)求。

對(duì)敏感內(nèi)容作出處理

由于使用基于云的應(yīng)用平臺(tái)正在增加，為了讓所有敏感內(nèi)容只讓接收方收到，必須小心對(duì)敏感內(nèi)容作出處理。