TLS/SSL 协议详解 (29) 国密SSL协议

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

测试服务器：https://www.mrpre.com:4433/  （已经过期，不要测试了）

（测试时，先将本机时间设置为2018年7月之前（我证书过期了），然后使用360国密浏览器访问。360国密浏览器会在TLS握手失败后才会发起GMSSL握手，所以访问较慢。出现访问不了的情况，请清除360国密浏览器所有缓存，重启浏览器后再访问）

源码在 https://github.com/mrpre/atls 上可以获得

GM/T 没有单独规范 SSL协议的文件，而是在SSL VPN技术规范中定义了国密SSL协议。

规范号：GM/T 0024-2014

这里主要讲的是国密SSL协议和标准的TLS协议之间的区别，根据这些区别，完全可以实现国密SSL握手、通讯，实现效果见文末。

1：协议号

    TLS协议号为0x0301 0x0302 0x0303，分别表示TLS1.0 1.1 1.2

    而国密SSL版本号为0x0101，其参考了TLS1.1。

    故本篇没有描述的握手、加密细节等全部参考TLS 1.1，本篇只罗列GM SSL 与 标准 TLS 之间的区别。

Client hello报文如下：

 Wireshark是无法解析的该报文的（不知道新版本是否能够解析），若想解析，还需要手动把pcap报文中version对应的字段修改成通用的0x03xx，wireshark方能解析。

故该规范定义的SSL协议被称为 国密SSL 1.1。具体参考规范6.3.2.1。

2：加密算法

国密SSL定义了多个加密套件，见6.4.4.1.1

实际上，若加密各个阶段（非对称、对称、摘要）都替换成国密标准的，较主流的是如下2个

 1：ECC_SM4_SM3 

 2：ECDHE_SM4_SM3 

 IBC并没有研究过，这里不再详细说明。

注意 ，ECDHE_SM4_SM3 必须要求双向认证。

 ECC 对应的是标准的RSA，切勿被ECC迷惑，这个ECC并不和标准的椭圆曲线密钥交换算法类似，而是和RSA类似。服务器发送ECC公钥（在证书中）到客户端，客户端拿ECC公钥加密随机数给服务器（client key exchange）。

3：PRF算法

PRF算法和TLS 1.2类似，唯一区别：TLS1.2下，PRF算法为SHA256，而GM SSL的算法为SM3。

4：server key exhcnage

标准的server key exchange计算方式是

DH_sign(client_random + server_random + hash_in)

而国密SSL下server key exchange计算方式略有不同

Sm2_sign(lient_random + server_random +hash_len + hash_in)

国密规范如下描述 server key exchange：

Case ECC:

    Digitally-signed struct

    {

        Opaque client_random[32];

        Opaque server_random[32];

        Opaque ASN.1Cert<1, 2^24-1>;

    }

Case ECDHE:

    ServerECDHEParams params

    Digitally-signed struct

    {

        Opaque client_random[32];

        Opaque server_random[32];

        ServerECDHEParams params

    }

总结一下，

(1)：

标准TLS server key exchange是椭圆曲线参数+对该报文的签名，签名时的hash是2个随机数加该报文本身。

(2)：

国密SSL的ECC的server key exchange只是签名，由于本身不包含任何参数，故签名时的hash是2个随机数加上加密证书（注意国密规范描述证书时采用的尖括号的描述，即证书前需要加上长度信息表示）。具体签名算法使用的是sm2。

(3)：

国密SSL的ECDHE证书和标准TLS就一样了，只是签名算法使用的是sm2。

Sm2签名需要一个ID，规范中建议为”1234567812345678”。实现上，都使用该值。

5：finished报文

标准TLS对finished使用标准的SHA1、SHA256、SHA384等进行hash运算，国密SSL中，hash运算为smx。Hash运算完成后，就使用上面描述的prf算法进行计算。

6：certificate报文

 国密规范定义发送证书时需要发送两个证书，签名证书和加密证书（双证书体系）。

与标准TLS报文格式一样，只是第一个证书是签名证书，第二个证书是加密证书。

我没有找到国密SSL规范定义怎么发送证书链的。

7:效果

使用360国密浏览器后，实现效果如下：