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使用C_分析SSL數(shù)據(jù)包

使用C#分析SSL數(shù)據(jù)包韓海鷹(河南省鄭州九中)摘要本文為了分析廣泛使用在Internet和Intranet的服務(wù)器和客戶(hù)端中SSLV3/TLS1.0協(xié)議,使用.Net的C#構(gòu)建了分析SSL數(shù)據(jù)包的方

使用C#分析SSL數(shù)據(jù)包

韓海鷹

(河南省鄭州九中)

摘要本文為了分析廣泛使用在Internet和Intranet的服務(wù)器和客戶(hù)端中SSLV3/TLS1.0協(xié)議,使用.Net的C#構(gòu)建了分析SSL數(shù)據(jù)包的方法和實(shí)現(xiàn)的步驟,為研究數(shù)據(jù)安全通訊協(xié)議提供了一種途徑,同時(shí)這種方法也可以檢驗(yàn)數(shù)據(jù)安全通訊協(xié)議的可靠性。

關(guān)鍵詞SSLC#信息安全.Net現(xiàn)今SSL/TLS[1]安全協(xié)議廣泛地用在Internet和Intranet的服務(wù)器和客戶(hù)端中,用于在傳輸層安全地傳送數(shù)據(jù),它為TCP/IP連接提供數(shù)據(jù)加密、服務(wù)器認(rèn)證、消息完整性以及可選的客戶(hù)機(jī)認(rèn)證,主要用于提高應(yīng)用程序之間數(shù)據(jù)的安全性,對(duì)傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和隱藏,確保數(shù)據(jù)的完整性在傳送中不被改變。

使用SSL/TLS進(jìn)行編程現(xiàn)在可以使用的的方法:①使用JAVA的SSL編程接口。②使用OPENSSL編程接口。使用這些方法的好處是可以不考慮SSL/TLS具體實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié),簡(jiǎn)化編程,提高效率。

作者在研究使用.Net和C#實(shí)現(xiàn)SSL/TLS通訊過(guò)程中有一些體會(huì),這里給大家談一談。結(jié)合SSL/TLS的協(xié)議數(shù)據(jù)分析給一個(gè).Net和C#實(shí)現(xiàn)的SSL/TLS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器的程序。該轉(zhuǎn)發(fā)器位于IE瀏覽器和WebServer之間,轉(zhuǎn)發(fā)它們之間的SSL/TLS通訊數(shù)據(jù),在轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程中可以將數(shù)據(jù)保存下來(lái)分析數(shù)據(jù),替換數(shù)據(jù),模擬客戶(hù)端、服務(wù)器端。限于篇幅,只能給出轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程的程序,具體分析數(shù)據(jù)、模擬客戶(hù)端等略去。1

SSL/TLS原理

SSL[4]

(SecureSocketLayer)是netscape公司設(shè)計(jì)的主要用于web的安全傳輸協(xié)議,這種協(xié)議在WEB上獲得了廣泛的應(yīng)用。SSL協(xié)議指定了一種在應(yīng)用程序協(xié)議(如Http、Telenet、NMTP和FTP等)和TCP/IP協(xié)議之間提供數(shù)據(jù)安全性分層的機(jī)制。SSLv3是SSL的第三版,改進(jìn)了協(xié)議的效率,靈活性和特征集。目前普遍使用的版本是SSLv3.0。

IETF(www.ietf.org)將SSL作了標(biāo)準(zhǔn)化,RFC文檔是RFC2246,并將其稱(chēng)為TLS(TransportLayerSecurity),TLS1.0就是SSLv3.1,與SSLv3.0在大部分上是一樣的,只是在其主要區(qū)別僅在于散列函數(shù)和密鑰生成函數(shù)等一小部分上,主要實(shí)現(xiàn)過(guò)程是一樣的。本文以SSLv3.0為主,TLS(即SSLv3.1)的實(shí)現(xiàn),大家可以稍做修改就可以了。

TLS/SSLv3是一個(gè)介于HTTP等應(yīng)用層協(xié)議與TCP之間的一個(gè)層,其位置如下:

圖1協(xié)議層次示意圖2體系結(jié)構(gòu)圖

SSL實(shí)際上是共同工作的兩層協(xié)議組成,從體系結(jié)構(gòu)圖可以看出SSL安全協(xié)議實(shí)際是SSL握手協(xié)議、SSL修改密文協(xié)議、SSL警告協(xié)議和SSL記錄協(xié)議組成的一個(gè)協(xié)議族。2

SSL/TLS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器的實(shí)現(xiàn)

2.1程序環(huán)境

(1)客戶(hù)端:Windows2000或WindowsXP,IE6.0,安裝了NetFrameWork1.1。

WebServer:支持SSL通訊。

本文使用的方法是在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上,WindowsXP+PersonalWebServer+MicroSoftVisualStudioNet2003。

(2)證書(shū):服務(wù)器證書(shū)和客戶(hù)證書(shū)的申請(qǐng)過(guò)程請(qǐng)參照相應(yīng)的文檔。這里因?yàn)槠鶈?wèn)題不在詳細(xì)說(shuō)明了。

(3)服務(wù)器端配置:服務(wù)器端SSL通訊的配置在很多文檔里

都有詳細(xì)的描述,這里也不詳細(xì)說(shuō)明了。

2.2客戶(hù)端配置

(1)配置IE:打開(kāi)IE,“工具”下“Internet選項(xiàng)”的“高級(jí)”選項(xiàng)。IE默認(rèn)是使用SSL2.0和SSL3.0,往前兼容SSL2.0。本文將SSL2.0的選項(xiàng)去掉,因?yàn)椋桑拍J(rèn)在發(fā)起SSL連接時(shí)候,先用SSL2.0格式的數(shù)據(jù)包。將SSL2.0的選項(xiàng)去掉后,強(qiáng)迫發(fā)起SSL連接時(shí)候,用SSL3.0格式的數(shù)據(jù)包。這一點(diǎn)在分析數(shù)據(jù)包時(shí)很重要。

(2)服務(wù)器的證書(shū)的根證書(shū)導(dǎo)入到客戶(hù)的信任根證書(shū)區(qū)域。具體過(guò)程如下:從證書(shū)服務(wù)中將根證書(shū)導(dǎo)出到文件,然后打開(kāi)客戶(hù)機(jī)。在任務(wù)欄上,單擊“開(kāi)始”,然后單擊“運(yùn)行”。鍵入“mmc”,然后單擊“確定”。在“控制臺(tái)”菜單上,單擊“添加/刪除管理單元”。單擊“添加”。選擇“證書(shū)”,然后單擊“添加”。選擇“計(jì)算機(jī)帳戶(hù)”,然后單擊“下一步”。選擇“本地計(jì)算機(jī)(運(yùn)行這個(gè)控制臺(tái)的計(jì)算機(jī))”,然后單擊“完成”。單擊“關(guān)閉”,然后單擊“確定”。

在MMC管理單元的左窗格中展開(kāi)“證書(shū)(本地計(jì)算機(jī))”。展開(kāi)“受信任的根證書(shū)頒發(fā)機(jī)構(gòu)”。右鍵單擊“證書(shū)”,指向“所有任務(wù)”,然后單擊“導(dǎo)入”。單擊“下一步”跳過(guò)“證書(shū)導(dǎo)入向?qū)А钡摹皻g迎”對(duì)話(huà)框。輸入CA的.cer文件的路徑和文件名。單擊“下一步”。選擇“將所有的證書(shū)放入下列存儲(chǔ)區(qū)”,然后單擊“瀏覽”。選擇“顯示物理存儲(chǔ)區(qū)”。在列表中展開(kāi)“受信任的根證書(shū)頒發(fā)機(jī)構(gòu)”,然后選擇“本地計(jì)算機(jī)”。依次單擊“確定”、“下一步”以及“完成”。單擊“確定”關(guān)閉確認(rèn)消息框。

在MMC管理單元中刷新“證書(shū)”文件夾的視圖,確認(rèn)該CA的證書(shū)已列出。關(guān)閉MMC管理單元。3

最基本的SSL通訊過(guò)程

本文談最基本的SSL通訊過(guò)程,即IE瀏覽器通過(guò)HTTPS向WebServer請(qǐng)求默認(rèn)的主頁(yè)。

注意:客戶(hù)端驗(yàn)證證書(shū)時(shí)候,證書(shū)的CN與請(qǐng)求的域名要一樣,否則會(huì)出現(xiàn)安全警告:“證書(shū)的CN與請(qǐng)求的域名不同”,這樣會(huì)干擾我們的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程,導(dǎo)致轉(zhuǎn)發(fā)失敗。所以要在目錄C:\WINDOWS\system32\drivers\etc的hosts中加入一行:192.168.3.55www.mytest.com。192.168.3.55是本文服務(wù)器主機(jī)的地址,www.mytest.com是服務(wù)器主機(jī)名??蛻?hù)端即(IE瀏覽器)發(fā)出SSL/TLS連接請(qǐng)求,輸入地址:https://www.mytest.com。讀者可以根據(jù)自己的主機(jī)輸入,建議不要用LocalHost或127.0.0.1。WebServer響應(yīng)請(qǐng)求,建立連接并返回默認(rèn)主頁(yè)。

我們從最基本的SSL通訊過(guò)程開(kāi)始分析,所以假設(shè)服務(wù)器有可用于密鑰交換的證書(shū),服務(wù)器不向客戶(hù)端要求證書(shū)。整個(gè)過(guò)程可以分為五步:

(1)客戶(hù)端發(fā)起SSL連接請(qǐng)求(包含Client_random和支持的加密系列)。

(2)服務(wù)器回應(yīng)(包含Server_random和證書(shū)和雙方都支持的加密方法)。

(3)客戶(hù)端驗(yàn)證證書(shū),用服務(wù)器證書(shū)中的公鑰加密產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)Pre_master,用Client_random、Server_random和Pre_master計(jì)算出加密參數(shù)。向服務(wù)器發(fā)出改變加密的協(xié)議,并將除去改變加密協(xié)議以前所有收發(fā)的數(shù)據(jù)用加密參數(shù)處理后發(fā)出。

(4)服務(wù)器收到加密的Pre_master,用自己的私鑰解密,用Client_random、Server_random和Pre_master計(jì)算出加密參數(shù),也用與客戶(hù)端相同的方法和數(shù)據(jù)用加密參數(shù)處理后與收到(轉(zhuǎn)111頁(yè))

,

與設(shè)備界面之間的最短空間距離。

2.7接線(xiàn)端子導(dǎo)線(xiàn)安裝試驗(yàn)

該試驗(yàn)?zāi)康氖菣z驗(yàn)接線(xiàn)端子與導(dǎo)線(xiàn)連接的可靠性。從具有適當(dāng)標(biāo)稱(chēng)截面積的軟導(dǎo)線(xiàn)的端部,剝?nèi)ゼs8mm長(zhǎng)的絕緣層,使該多股導(dǎo)線(xiàn)中的一根線(xiàn)懸空,然后將其余線(xiàn)束完全嵌入并夾緊在接線(xiàn)端子內(nèi)。在不向后撕裂絕緣層的條件下,這根懸空的線(xiàn)應(yīng)沿每一個(gè)可能的方向彎曲,但不要圍繞隔離保護(hù)物銳彎。

2.8溫升試驗(yàn)

在正常使用時(shí),設(shè)備及其零部件不應(yīng)產(chǎn)生過(guò)高的溫度。一般應(yīng)采用熱電偶法來(lái)進(jìn)行測(cè)定,而測(cè)量繞組的溫度時(shí)可采用電阻法。規(guī)定的最大溫升限值是基于設(shè)備工作時(shí)室內(nèi)溫度為25℃的假設(shè)作出的。試驗(yàn)期間,室內(nèi)環(huán)境溫度不要求保持在某一規(guī)定值上,但須記錄。試驗(yàn)應(yīng)在樣品正常負(fù)載條件下進(jìn)行,首先記錄試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)的室內(nèi)環(huán)境溫度,然后打開(kāi)電源,使樣品工作在正常負(fù)載的狀態(tài),保持狀態(tài)觀察溫度變化,當(dāng)溫度達(dá)到穩(wěn)定時(shí),記錄此時(shí)零部件的溫度以及環(huán)境溫度。

2.9對(duì)地漏電流測(cè)量試驗(yàn)

該試驗(yàn)?zāi)康氖菣z驗(yàn)設(shè)備電源部分對(duì)地漏電流是否符合要求。對(duì)無(wú)保護(hù)接地的II類(lèi)設(shè)備,應(yīng)對(duì)操作人員接觸區(qū)內(nèi)的導(dǎo)電零部件,以及對(duì)貼在可觸及的非導(dǎo)電零部件上、面積不超過(guò)10cm×20cm的金屬箔進(jìn)行試驗(yàn)。金屬箔在被試表面上應(yīng)占有最大可能的面積,但不超過(guò)規(guī)定的尺寸。如果金屬箔的面積小于被試表面,則應(yīng)移動(dòng)金屬箔,以便能對(duì)被試表面的所有部分進(jìn)行試驗(yàn),應(yīng)注意避免該金屬箔影響設(shè)備的散熱。

2.10異常工作和故障試驗(yàn)

2.10.1元器件的異常工作試驗(yàn)檢驗(yàn)當(dāng)部分元器件工作異常時(shí),或者誤操作后,對(duì)操作人員和維護(hù)人員的危害程度。試驗(yàn)時(shí)應(yīng)使設(shè)備在額定電壓或額定電壓范圍的上限電壓下工作,并在設(shè)備上或模擬電路上,一次施加一個(gè)下列規(guī)定的條件進(jìn)行試驗(yàn)。①當(dāng)該機(jī)電元件正常通電時(shí),應(yīng)將其機(jī)械動(dòng)作鎖定在最不利的位置上;②如果某個(gè)機(jī)電元件通常是間斷通電的,則應(yīng)在驅(qū)動(dòng)電路上模擬故障,使該機(jī)電元件連續(xù)通電。對(duì)出現(xiàn)故障時(shí)不易被操作人員察覺(jué)到的設(shè)備或機(jī)電元件,連續(xù)通電時(shí)間持續(xù)到建立起穩(wěn)定狀態(tài)或引起其他后果為止,對(duì)其他設(shè)備或機(jī)電元件,持續(xù)5min或引起其他后果為止。

2.10.2元器件故障試驗(yàn)本試驗(yàn)適用于除電動(dòng)機(jī)、變壓器和機(jī)電元件外的元器件和電路。首先通過(guò)檢查設(shè)備、電路圖和元器件(接103頁(yè))的客戶(hù)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)比較,如果一致說(shuō)明加密參數(shù)協(xié)商成功。然后將此前除去改變加密協(xié)議以前所有收發(fā)的數(shù)據(jù)用加密參數(shù)處理后緊接發(fā)出改變加密的協(xié)議后發(fā)出。

(5)客戶(hù)端也用與服務(wù)器相同的方法和數(shù)據(jù)用加密參數(shù)處理后與收到的數(shù)據(jù)比較,如果一致說(shuō)明加密參數(shù)協(xié)商成功。至此,SSL/TLS參數(shù)協(xié)商成功。

(6)往下就是應(yīng)用數(shù)據(jù)傳輸,本文請(qǐng)求的是一個(gè)簡(jiǎn)單網(wǎng)頁(yè),用了2個(gè)應(yīng)用數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)包。

往來(lái)的通訊數(shù)據(jù)的順序如下圖所示:

規(guī)范,以此來(lái)確定出可以合理預(yù)計(jì)到會(huì)發(fā)生的那些故障條件。如果設(shè)備有多個(gè)插座連有同一個(gè)內(nèi)部電路,則只須對(duì)一個(gè)樣品插座進(jìn)行試驗(yàn)。與電源輸入有關(guān)的一次電路的元器件(如電源線(xiàn)、設(shè)備耦合器、EMC濾波元件、開(kāi)關(guān)等),它們互連一個(gè)故障條件。

2.11安全電壓試驗(yàn)(ELV)

小于42.4V的交流電壓或是小于60V的直流電壓叫安全電壓;安全電壓電路僅指在正常工作條件下,在導(dǎo)體與導(dǎo)體之間或任一導(dǎo)體與地之間的交流峰值不超過(guò)42.4V或直流值不超過(guò)60V的二次電路,一般僅靠基本絕緣而沒(méi)有接地,所以不允許操作人員觸摸。

2.12標(biāo)牌耐久性試驗(yàn)

可利用本試驗(yàn)對(duì)標(biāo)牌的耐久性進(jìn)行檢驗(yàn)。

首先,用一塊蘸有水的棉布用手擦拭15s,然后,再用一塊蘸有汽油的棉布用手擦拭15s,試驗(yàn)完成后標(biāo)記仍應(yīng)清析,標(biāo)記銘牌應(yīng)不可能輕易被揭掉,而且不應(yīng)該出現(xiàn)卷邊。

2.13安全標(biāo)志的檢查

通過(guò)目測(cè)觀察,標(biāo)識(shí)的原則要求是:①設(shè)備上必須有能保持長(zhǎng)久、清晰易辨的標(biāo)志或標(biāo)牌,應(yīng)給出安全使用設(shè)備所必需的主要特征,如額定參數(shù)、接線(xiàn)方式、接地標(biāo)記、危險(xiǎn)標(biāo)記等;②由于設(shè)備本身的條件所限,不能在其上標(biāo)出時(shí),必須以其他方式清楚、可靠和有效地將應(yīng)注意的事項(xiàng)告訴使用人員(例如用操作說(shuō)明書(shū)或安裝說(shuō)明書(shū)的形式),在此情況下,這種文件應(yīng)視為設(shè)備的組成部分;③設(shè)備上應(yīng)該清楚地標(biāo)出制造公司、牌號(hào)或商標(biāo),如不好實(shí)現(xiàn),則可印在包裝箱上;④附上指示燈和按鈕等顏色,在運(yùn)用中所表示的含義。3

結(jié)語(yǔ)

本文較全面、詳盡地總結(jié)了電子設(shè)備進(jìn)行安全試驗(yàn)時(shí)的條件和要求,希望能對(duì)電子設(shè)備安全性工作的開(kāi)展和提高有所幫助。

參考文獻(xiàn)[1][2][3][4]

王鍵石.電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè).中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社邱成悌.電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理.東南大學(xué)出版社陸延康.特種設(shè)備安全技術(shù).同濟(jì)大學(xué)出版社

電工產(chǎn)品強(qiáng)制性安全認(rèn)證用標(biāo)準(zhǔn)匯編.中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社

作者簡(jiǎn)介周焱,河南省平頂山市平頂山工學(xué)院電氣系講師,武漢大學(xué)電氣工程學(xué)院碩士,現(xiàn)主要從事工業(yè)自動(dòng)化的研究與教學(xué)工作。(收稿日期:2006?11?30)

掉記錄層包頭后存入文件。

(3)轉(zhuǎn)發(fā)器從文件中獲得數(shù)據(jù),加上記錄層包頭后向WebServer發(fā)出SSL/TLS請(qǐng)求,WebServer的SSL/TLS接收端口使用4430,以區(qū)別轉(zhuǎn)發(fā)器偵聽(tīng)端口。

(4)轉(zhuǎn)發(fā)器將WebServer的響應(yīng)去掉記錄層包頭后存入文件,在從文件中獲得數(shù)據(jù),加上記錄層包頭后向IE瀏覽器發(fā)出。

如此這般,轉(zhuǎn)發(fā)器就記錄了所有來(lái)往數(shù)據(jù),便于分析,當(dāng)然也可以模擬數(shù)據(jù)。三者關(guān)系如下圖所示:

參考文獻(xiàn)

[1]RFC2246T.Dierks,C.AllenTheTLSprotocolversion1.0,1998

[2]RFC2104KrawczykHHMAC:Keyed-hashingforMessageAuthentication(Version1.5),1997

[3]RFC2459InternetX.509PublicKeyInfrastructureCertificateandCRLProfile,1999

[4]ssl-mostrecentdraft302TheSSLProtocolVersion3.0,1996

[5]RFC2817FergusonP,SenieD.Networkingressfiltering:DefeatingdenialofserviceattackwhichemployIPsourceaddressspoofing.,2000

4具體轉(zhuǎn)發(fā)程序

(1)轉(zhuǎn)發(fā)器先運(yùn)行,在默認(rèn)的SSL/TLS接收端口443建立偵

作者簡(jiǎn)介韓海鷹(1967-),高級(jí)教師,1989年北京師范大學(xué)數(shù)學(xué)系畢業(yè),現(xiàn)從事計(jì)算機(jī)教學(xué)和科研工作。

(收稿日期:2006?12?26)

聽(tīng)。

(2)IE向轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)出SSL/TLS請(qǐng)求,轉(zhuǎn)發(fā)器接受到數(shù)據(jù)后去

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