【安全贴士】加密算法套件CipherSuite介绍

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CipherSuite这个名词目前没看到有好的中文翻译，个人觉得翻译成加密算法套件比较合适。 Cipher泛指是密码学的加密算法，例如 aes, rsa, ecdh 等。 tls是由各类基础算法作为原语组合而成，一个CipherSuite是4个算法的组合：

  • 1个key exchange(密钥交换)算法
  • 1个authentication(身份认证)算法
  • 1个encryption(加密)算法
  • 1个message authentication code (消息认证码，简称MAC)算法

比如一个例子TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256。 表示的含义是TLS_ECDHE（密钥交换算法）_RSA（身份认证算法）_WITH_AES_128_GCM（AES128GCM对称加密算法） _SHA256（完整性包含的MAC算法）。

CipherSuite的注册管理

TLS Cipher Suite 在 iana 集中注册，每一个CipherSuite分配有一个2字节的数字用来标识。可以在iana的网页查看： https://www.iana.org/assignments/tls-parameters/tls-parameters.xhtml#tls-parameters-4

例如:

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0x00,0x2F   TLS_RSA_WITH_AES_128_CBC_SHA       Y    [RFC5246]
0x00,0x30   TLS_DH_DSS_WITH_AES_128_CBC_SHA    Y    [RFC5246]
0x00,0x31   TLS_DH_RSA_WITH_AES_128_CBC_SHA    Y    [RFC5246]
0x00,0x32   TLS_DHE_DSS_WITH_AES_128_CBC_SHA   Y    [RFC5246]
0x00,0x33   TLS_DHE_RSA_WITH_AES_128_CBC_SHA   Y    [RFC5246]
0x00,0x34   TLS_DH_anon_WITH_AES_128_CBC_SHA   Y    [RFC5246]
0x00,0x35   TLS_RSA_WITH_AES_256_CBC_SHA       Y    [RFC5246]
0x00,0x36   TLS_DH_DSS_WITH_AES_256_CBC_SHA    Y    [RFC5246]
0x00,0x37   TLS_DH_RSA_WITH_AES_256_CBC_SHA    Y    [RFC5246]
0x00,0x38   TLS_DHE_DSS_WITH_AES_256_CBC_SHA   Y    [RFC5246]
0x00,0x39   TLS_DHE_RSA_WITH_AES_256_CBC_SHA   Y    [RFC5246]
0x00,0x3A   TLS_DH_anon_WITH_AES_256_CBC_SHA   Y    [RFC5246]
0x00,0x3B   TLS_RSA_WITH_NULL_SHA256           Y    [RFC5246]
0x00,0x3C   TLS_RSA_WITH_AES_128_CBC_SHA256    Y    [RFC5246]
0x00,0x3D   TLS_RSA_WITH_AES_256_CBC_SHA256    Y    [RFC5246]
0x00,0x3E   TLS_DH_DSS_WITH_AES_128_CBC_SHA256 Y    [RFC5246]
0x00,0x3F   TLS_DH_RSA_WITH_AES_128_CBC_SHA256 Y    [RFC5246]

例如其中的：

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0x00,0x37   TLS_DH_RSA_WITH_AES_256_CBC_SHA    Y    [RFC5246]

这一条，0x00,0x37 就是 TLS_DH_RSA_WITH_AES_256_CBC_SHA 这个 Cipher Suite的数字， rfc5246 定义了这个CipherSuite的具体实现。

使用CipherSuite

在tls中，选择CipherSuite的方法是通过cipher list

格式和用法见：https://www.openssl.org/docs/apps/ciphers.html

nginx里面的配置项是 cipher_list

cipher list的格式由一个或者多个由冒号分隔的cipher string(逗号和空格也可以接受但不常用)。

一个cipher string可以是下列形式之一:

  1. 可以由单个cipher suite构成，例如 RC4-SHA。
  2. 它可以表示含有某个特定算法的cipher列表，或者一种特定类型的cipher suite。 例如，SHA1表示所有使用摘要算法SHA1的cipher suite, SSLV3表示所有SSL V3算法。
  3. cipher suite的列表,可以使用加号+合并到一个单一的cipher string里面。 这被作为一个逻辑且操作。例如，SHA1+DES表示所有包含了 SHA，并且包含了DES的算法。
  4. 每一个cipher string可以在前面加上字符 !,-,或者+

如果加了!，那么这种cipher永久从列表里面删除，就算后边显式添加进来也不行。

如果加了-，那么cipher中的一些或者全部可以在后面的选项里面加回来。

如果加了+，那么cipher被移动到列表的最后，这个选项不增加任何cipher，只是把匹配的cipher移动到最后。

如果没有上述字符，那么字符串被解析成一个cipher list，追加到当前配置列表的后面。

如果cipher list 中的某些cipher已经存在了，就忽略该cipher。

  1. 另外，@STRENGTH可以用在任何点，用来把当前cipher list按照加密算法key长度排序。

检测服务端支持的密钥套件脚本

可通过openssl命令，写一个通用脚本来检测服务端支持的所有SSL/TLS密钥套件。 使用方式./test_ciphers 192.168.1.20:443

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#!/usr/bin/env bash

# OpenSSL requires the port number.
SERVER=$1
DELAY=1
ciphers=$(openssl ciphers 'ALL:eNULL' | sed -e 's/:/ /g')

echo Obtaining cipher list from $(openssl version).

for cipher in ${ciphers[@]}
do
echo -n Testing $cipher...
result=$(echo -n | openssl s_client -cipher "$cipher" -connect $SERVER 2>&1)
if [[ "$result" =~ ":error:" ]] ; then
  error=$(echo -n $result | cut -d':' -f6)
  echo NO \($error\)
else
  if [[ "$result" =~ "Cipher is ${cipher}" || "$result" =~ "Cipher    :" ]] ; then
    echo YES
  else
    echo UNKNOWN RESPONSE
    echo $result
  fi
fi
sleep $DELAY
done