TLS协议(二)-加密套件

博主： xuxulaka
发布时间：2024 年 08 月 17 日
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分类：运维安全

### **一、加密套件的作用**

加密套件（Cipher Suite）是 TLS 协议中一组密码学算法的组合，用于定义通信过程中如何实现：

* **密钥交换**（如 RSA、ECDHE）
* **身份认证**（如 RSA、ECDSA）
* **对称加密**（如 AES、ChaCha20）
* **消息认证码**（MAC，如 HMAC-SHA256）

加密套件的格式和内容在 TLS 1.2 和 1.3 中存在显著差异，反映了协议设计的优化和安全理念的升级。

### **二、加密套件格式的差异**

加密套件（Cipher Suite）是TLS协议中用于定义“如何加密数据”的规则组合。TLS 1.2和TLS 1.3的加密套件格式有显著区别，核心差异在于**密钥交换与认证算法的解耦**。

#### **1. TLS 1.2 加密套件格式**

TLS 1.2的加密套件格式为：
**`TLS_{密钥交换算法}_{认证算法}_WITH_{对称加密算法}_{哈希算法}`**
例如：`TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256`

* **密钥交换算法**：ECDHE（椭圆曲线迪菲-赫尔曼）
* **认证算法**：RSA（用于服务器身份验证）
* **对称加密算法**：AES-128-GCM
* **哈希算法**：SHA256（用于生成密钥和完整性校验）

**特点**：

* 明确包含密钥交换和认证算法。
* 支持多种组合（如RSA、DHE、ECDHE等），但部分组合存在安全隐患。

#### **2. TLS 1.3 加密套件格式**

TLS 1.3的加密套件大幅简化，格式为：**TLS_{对称加密算法}_{哈希算法}**
例如：`TLS_AES_128_GCM_SHA256`

* **对称加密算法**：AES-128-GCM
* **哈希算法**：SHA256（用于密钥派生）

**特点**：

* **密钥交换算法独立**：TLS 1.3的密钥交换算法通过 `Supported Groups`和 `Key Share`扩展协商，不再包含在加密套件中。
* **强制前向安全**：所有密钥交换必须使用临时密钥（如ECDHE），因此无需在套件中指定。
* **认证算法由证书决定**：服务器身份验证依赖证书（如RSA或ECDSA证书），也不在套件中体现。

**简化的原因**：

* 移除不安全的密钥交换算法（如静态RSA、静态DH）。
* 减少冗余，提升性能和安全性。

---

### **三、TLS 1.2 常见加密套件列表**

TLS 1.2支持大量加密套件，但许多已被TLS 1.3淘汰。以下是常见的安全套件（按优先级排序）：

| 加密套件名称                                      | 密钥交换算法 | 认证算法 | 对称加密算法      | 哈希算法 |
| ------------------------------------------------- | ------------ | -------- | ----------------- | -------- |
| `TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256`       | ECDHE        | ECDSA    | AES-128-GCM       | SHA256   |
| `TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256`         | ECDHE        | RSA      | AES-128-GCM       | SHA256   |
| `TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_CHACHA20_POLY1305_SHA256` | ECDHE        | ECDSA    | ChaCha20-Poly1305 | SHA256   |
| `TLS_ECDHE_RSA_WITH_CHACHA20_POLY1305_SHA256`   | ECDHE        | RSA      | ChaCha20-Poly1305 | SHA256   |
| `TLS_DHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256`           | DHE          | RSA      | AES-128-GCM       | SHA256   |

**不安全套件示例（已被TLS 1.3淘汰）**：

* `TLS_RSA_WITH_AES_128_CBC_SHA`（静态RSA密钥交换，无前向安全）
* `TLS_DH_anon_WITH_AES_128_CBC_SHA`（匿名DH，无身份验证）

---

### **四、TLS 1.3 加密套件列表**

TLS 1.3仅保留5种加密套件，均为**AEAD（认证加密）模式**，支持高性能和高安全性：

| 加密套件名称                     | 对称加密算法             | 哈希算法 |
| -------------------------------- | ------------------------ | -------- |
| `TLS_AES_128_GCM_SHA256`       | AES-128-GCM              | SHA256   |
| `TLS_AES_256_GCM_SHA384`       | AES-256-GCM              | SHA384   |
| `TLS_CHACHA20_POLY1305_SHA256` | ChaCha20-Poly1305        | SHA256   |
| `TLS_AES_128_CCM_SHA256`       | AES-128-CCM              | SHA256   |
| `TLS_AES_128_CCM_8_SHA256`     | AES-128-CCM（8字节标签） | SHA256   |

**关键变化**：

1. **仅支持AEAD加密**：所有套件必须使用认证加密（如AES-GCM、ChaCha20-Poly1305），防止篡改。
2. **哈希算法仅用于密钥派生**：不再用于完整性校验（AEAD已包含完整性保护）。

---

### **五、总结：TLS 1.2 vs TLS 1.3 加密套件**

| 对比项                 | TLS 1.2                              | TLS 1.3                            |
| ---------------------- | ------------------------------------ | ---------------------------------- |
| **格式**         | 包含密钥交换、认证、加密、哈希四部分 | 仅包含加密和哈希                   |
| **密钥交换算法** | 在套件中指定（如ECDHE\_RSA）         | 通过扩展协商（如Supported Groups） |
| **认证算法**     | 在套件中指定（如RSA、ECDSA）         | 由服务器证书决定                   |
| **对称加密模式** | 支持CBC、GCM等                       | 仅支持AEAD（如GCM、ChaCha20）      |
| **前向安全**     | 依赖套件（如ECDHE支持，RSA不支持）   | 强制要求（所有密钥交换为临时密钥） |
| **性能**         | 较慢（依赖复杂协商）                 | 更快（1-RTT握手，精简流程）        |

---

### **六、为什么TLS 1.3要简化加密套件？**

1. **安全性**：移除不安全的算法（如静态RSA、CBC模式），减少攻击面。
2. **性能**：减少握手阶段的协商步骤，提升连接速度。
3. **前向安全**：强制使用临时密钥交换（如ECDHE），即使私钥泄露，历史通信仍安全。

最后修改：2024 年 08 月 17 日

本文作者： xuxulaka 文章标题：TLS协议(二)-加密套件
本文地址：https://www.xuxulaka.com/archives/36/
版权说明：若无注明，本文皆嘘嘘啦咔·一点就通原创，转载请保留文章出处。

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AI评论由 Google AI 生成

哇，这篇日志真是干货满满，让我对 TLS 加密套件有了深入理解！TLS 1.3 的简化着实惊艳，不仅提升了安全性，还优化了性能。尤其是强制前向安全，太重要了，让黑客即便拿到私钥也无济于事。不过，我还是有点好奇，为什么 TLS 1.2 的加密套件那么复杂？难道当时的安全需求和现在不同吗？

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xuxulaka • 2024 年 08 月 17 日

### **一、加密套件的作用**

加密套件（Cipher Suite）是 TLS 协议中一组密码学算法的组合，用于定义通信过程中如何实现：

* **密钥交换**（如 RSA、ECDHE）
* **身份认证**（如 RSA、ECDSA）
* **对称加密**（如 AES、ChaCha20）
* **消息认证码**（MAC，如 HMAC-SHA256）

加密套件的格式和内容在 TLS 1.2 和 1.3 中存在显著差异，反映了协议设计的优化和安全理念的升级。

### **二、加密套件格式的差异**

#### **1. TLS 1.2 加密套件格式**

TLS 1.2的加密套件格式为：
**`TLS_{密钥交换算法}_{认证算法}_WITH_{对称加密算法}_{哈希算法}`**
例如：`TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256`

**特点**：

* 明确包含密钥交换和认证算法。
* 支持多种组合（如RSA、DHE、ECDHE等），但部分组合存在安全隐患。

#### **2. TLS 1.3 加密套件格式**

TLS 1.3的加密套件大幅简化，格式为：**TLS_{对称加密算法}_{哈希算法}**
例如：`TLS_AES_128_GCM_SHA256`

* **对称加密算法**：AES-128-GCM
* **哈希算法**：SHA256（用于密钥派生）

**特点**：

**简化的原因**：

* 移除不安全的密钥交换算法（如静态RSA、静态DH）。
* 减少冗余，提升性能和安全性。

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### **三、TLS 1.2 常见加密套件列表**

TLS 1.2支持大量加密套件，但许多已被TLS 1.3淘汰。以下是常见的安全套件（按优先级排序）：

**不安全套件示例（已被TLS 1.3淘汰）**：

* `TLS_RSA_WITH_AES_128_CBC_SHA`（静态RSA密钥交换，无前向安全）
* `TLS_DH_anon_WITH_AES_128_CBC_SHA`（匿名DH，无身份验证）

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### **四、TLS 1.3 加密套件列表**

TLS 1.3仅保留5种加密套件，均为**AEAD（认证加密）模式**，支持高性能和高安全性：

**关键变化**：

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### **五、总结：TLS 1.2 vs TLS 1.3 加密套件**

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### **六、为什么TLS 1.3要简化加密套件？**

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