基于TrustZone的TLS安全性增強(qiáng).pdf

1、目前，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展日新月異，在此基礎(chǔ)之上發(fā)展起來(lái)的電子商務(wù)、網(wǎng)上銀行和電子政務(wù)的安全性也益發(fā)嚴(yán)峻。TLS作為主流安全協(xié)議，可以在數(shù)據(jù)通信過(guò)程中確保傳輸信息的完整性、保密性，并可以提供身份認(rèn)證功能。因此，它被HTTPS、無(wú)線(xiàn)通信、虛擬專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)等所采用以確保傳輸信息的安全性。針對(duì)TLS協(xié)議的實(shí)現(xiàn)有很多，比如OpenSSL、NSS、GnuTLS、PolarSSL、CyaSSL、MatrixSSL，由于其應(yīng)用廣泛，該協(xié)議已經(jīng)成為事實(shí)上的傳輸

2、層安全標(biāo)準(zhǔn)。
　　雖然IETF制定的TLS標(biāo)準(zhǔn)已非常完善，但是由于某些加密機(jī)制的缺陷以及協(xié)議實(shí)現(xiàn)、協(xié)議邏輯的疏忽，對(duì)于TLS協(xié)議的攻擊層出不窮，比如之前爆發(fā)的心臟流血漏洞、CCS注入漏洞、Padding Oracle攻擊、重協(xié)商攻擊等。攻擊者與服務(wù)器進(jìn)行交互，通過(guò)發(fā)起中間人攻擊或者發(fā)送非法挑戰(zhàn)消息，可以獲得用戶(hù)的敏感信息，比如用戶(hù)名、密碼、cookie等。
　　OpenSSL是開(kāi)源安全套接字層密碼庫(kù)，囊括主要的密碼算法、證書(shū)

3、管理功能及SSL/TLS協(xié)議[1]。由于其開(kāi)源性以及普及性，本文方案選擇OpenSSL作為實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)，從客戶(hù)端TLS源碼出發(fā)，選擇RSA密鑰交換算法以及CBC加密模式，跟蹤分析客戶(hù)端握手流程以及數(shù)據(jù)加解密過(guò)程。確保TLS通信安全最重要的是確保通信雙方會(huì)話(huà)密鑰的安全，TrustZone是系統(tǒng)級(jí)的資源安全隔離技術(shù)，該技術(shù)將程序執(zhí)行環(huán)境劃分為安全與非安全，所以本文結(jié)合TrustZone技術(shù)，將TLS會(huì)話(huà)過(guò)程中的敏感信息放入安全環(huán)境進(jìn)行存儲(chǔ)，以實(shí)

4、現(xiàn)通信安全增強(qiáng)的目的。
　　針對(duì)下面情況，即攻擊者不是通過(guò)與服務(wù)器交互，如中間人攻擊，來(lái)實(shí)施攻擊，而是直接攻擊客戶(hù)端操作系統(tǒng)，獲取系統(tǒng)最高權(quán)限，此時(shí)普通TLS協(xié)議已不能保護(hù)客戶(hù)端會(huì)話(huà)安全，因?yàn)楣粽呖梢灾苯痈`取系統(tǒng)運(yùn)行的內(nèi)存信息，進(jìn)而分析獲得TLS會(huì)話(huà)密鑰。針對(duì)該情況，本文選擇嵌入式安全操作系統(tǒng)作為方案的實(shí)施平臺(tái)，該平臺(tái)的原理是基于ARM TrustZone隔離機(jī)制，該機(jī)制將執(zhí)行環(huán)境分為普通環(huán)境與安全環(huán)境，其中安全環(huán)境是閉源的，普