淺談TLS1.3

本文主要從TLS 1.3的優(yōu)勢、部署和時間發(fā)展線介紹了這種用于為計算機網(wǎng)絡(luò)通信提供安全性的密碼協(xié)議TLS。

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TLS簡介

按照維基百科的定義，TLS 是一種用于為計算機網(wǎng)絡(luò)通信提供安全性的密碼協(xié)議，其前身安全套接層（SSL）想必很多人都聽說過。TLS 被廣泛應(yīng)用于基于 IP 的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，如 HTTP、SMTP、FTP 等。最近幾年內(nèi)，Let's Encrypt 提供的免費證書服務(wù)、瀏覽器只對 HTTPS 站點啟用 HTTP/2 和把未使用 HTTPS 而要求輸入密碼的網(wǎng)站標(biāo)記為不安全等因素強力推動了 HTTPS 的部署，國際上 HTTPS 的部署率現(xiàn)已超過 50%。在各種因素的推動下，國內(nèi)站點和應(yīng)用也在大力推廣 TLS 等密碼協(xié)議的使用。

淺談 TLS 1.3

Figure 1: 數(shù)據(jù)來自谷歌 Transparency Report，2018年9月14日獲取

TLS 1.3的優(yōu)勢

安全保護

TLS 1.3 移除了很多過時的密碼學(xué)原型和功能（例如壓縮、重協(xié)商），強制要求完美前向安全。TLS 1.2 支持了很多加密算法（包括 3DES、靜態(tài) DH 等），這導(dǎo)致了 FREAK、Logjam、Sweet32 等攻擊的出現(xiàn)。TLS 1.3 縮緊了對加密原型的限制，避免了因服務(wù)器啟用不安全的算法導(dǎo)致協(xié)議的安全性受到影響。在這方面的簡化也使得運維和開發(fā)者配置 TLS 變得更容易，不再容易誤用不安全的配置。

TLS 1.3 之前，整個握手環(huán)節(jié)都是沒有加密保護的，這泄漏了很多信息，包括客戶端和服務(wù)器的身份。TLS 1.3 對握手的絕大部分信息進行了加密，這保護了用戶隱私，也在一定程度上防止了協(xié)議僵化問題。

性能提升

雖然電腦越變越快，但在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸數(shù)據(jù)耗費的時間依然受限于光速，所以兩個節(jié)點間來回傳輸一次的時間（RTT）成為了限制協(xié)議性能的因素之一。TLS 1.3 只需要一個 RTT 就能完成握手，相比 TLS 1.2 省去了一個 RTT。并且 TLS 1.3 支持 “0-RTT” 模式，在該模式下客戶端可以在握手的同時發(fā)送數(shù)據(jù)，極大地加快了頁面的加載速度。TLS 1.3 還增加了 ChaCha20/Poly1305 支持，在不支持 AES 硬件指令的老設(shè)備上能提升加、解密性能。

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TLS 1.3的部署

Tengine 2.2.2 / nginx 1.13.0 提供了 TLS 1.3 支持，和 OpenSSL 1.1.1 配合即可將網(wǎng)站升級到 TLS 1.3。在配置文件里將 TLSv1.3 加到 ssl_protocols 中就可以啟用 TLS 1.3 支持了。Qualys 的 SSL 服務(wù)器測試[1]是很方便的 TLS 配置測試工具，可以很方便地檢測公網(wǎng)站點的 TLS 配置及其安全性。

協(xié)議僵化問題

當(dāng)一個互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議長時間不發(fā)生變化時，基于該協(xié)議開發(fā)的設(shè)備就可能無視其預(yù)留的變通手段而對其特性作出超出標(biāo)準(zhǔn)的假設(shè)，這就是協(xié)議僵化現(xiàn)象。在 TLS 1.3 的完善過程中，新的協(xié)議因協(xié)議僵化問題而不得不模擬老協(xié)議的一些行為，這大大拖慢了 TLS 1.3 標(biāo)準(zhǔn)化的進度。盡管在制定 TLS 1.3 標(biāo)準(zhǔn)時工作組針對很多實際測試時出現(xiàn)的問題進行了處理，但我們部署到線上環(huán)境還是需要注意可能出現(xiàn)的兼容性問題。

TLS 1.3發(fā)展時間線

2017年4月25日，nginx 1.13.0 發(fā)布，增加了 TLS 1.3 支持。
2018年3月21日，IESG 批準(zhǔn)了 TLS 1.3 草案。
2018年4月17日，Chrome 66 默認(rèn)開啟了對 TLS 1.3 草案的支持。
2018年5月9日，F(xiàn)irefox 60 默認(rèn)開啟了對 TLS 1.3 草案的支持。
2018年8月10日，IETF 發(fā)布了 TLS 1.3 標(biāo)準(zhǔn)。
2018年9月11日，OpenSSL 1.1.1 (LTS) 版本發(fā)布，提供 TLS 1.3 支持。TLS 1.3 超過 TLS 1.0 成為 Cloudflare 上使用率排名第二的 TLS 版本。
2018年10月16日，Chrome 70 支持 TLS 1.3 正式標(biāo)準(zhǔn)。
2018年10月23日，F(xiàn)irefox 63 支持 TLS 1.3 正式標(biāo)準(zhǔn)。

參考資料

[1]https://www.ssllabs.com/ssltest/

[2]https://tools.ietf.org/html/rfc8446

[3]https://en.wikipedia.org/wiki/Transport_Layer_Security

[4]https://blog.mozilla.org/security/2018/08/13/tls-1-3-published-in-firefox-today/

[5]https://ietf.org/blog/tls13/

[6]https://kinsta.com/blog/tls-1-3/

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