六.? TLS協議給我們的啟發 — 現代加密通信協議設計
在看了這么多的分析和案例之后，我們已經可以歸納出加密通信協議設計的普遍問題，和常見設計決策，
設計決策點：
四類基礎算法 加密/MAC/簽名/密鑰交換 如何選擇？對稱加密目前毫無疑問應該直接用aead，最佳選擇就是 aes-128-gcm/aes-256-gcm/chacha20-poly1305了數字簽名/驗證方案，如果是移動互聯網，應該考慮直接放棄 RSA，考慮 P-256 的 ECDSA 公鑰證書，或者更進一步的 ed25519 公鑰證書。密鑰交換算法，目前最佳選擇就是 curve25519，或者 P-256。
對稱加密算法+認證算法，如何選擇？或者直接用aead？
簽名算法如何選擇？RSA or ECDSA or Ed25519？
考慮將來的算法調整，要加版本號機制嗎？建議是加上，起碼在密鑰協商的步驟，要加上版本號。便于將來更新算法。
RSA用作密鑰交換是一個好的選擇嗎？考慮PFS建議直接放棄RSA，RSA服務器端性能比ECDSA更差，簽名更大費流量，而且沒有前向安全性，給私鑰保管帶來更大風險。
自建PKI，是個好的選擇嗎？crl如何解決？自建PKI可以做到更安全，比如簡單的客戶端內置數字簽名公鑰?？墒钱斝枰o急吊銷一個證書的時候，只能通過緊急發布新版客戶端來解決。
必須用糟糕的openssl嗎？or something better？crypto++,botan, nacl/libsodium, polarssl？libsodium: ed25519+curve2519+chacha20+poly1305
重放攻擊如何解決？某種seq？或者nonce如何生成？
握手過程被中間人篡改的問題怎么解決？
性能：私鑰運算的cpu消耗可以承受嗎？加上某種cache？要解決私鑰運算的高cpu消耗，必然就需要 session ticket/session id 這種cache機制。顯然session ticket 更好
延遲：密鑰協商需要幾個rtt？最少多少？加上cache后？和tcp對比如何
TLS的性能(主要指服務器cpu消耗)還有空間可以壓榨嗎？我能設計一個性能更牛逼的嗎？
七. 附錄：密碼學基礎概念
本文已經很長了，基礎概念的內容更多，再展開介紹就太長了，下面就列一下點，貼一下參考資料，就先這樣,以后再說吧。
當然，最好的資料是下面列的書。
1. 塊加密算法 block cipher
AES 等
《AES后分組密碼的研究現狀 及發展趨勢》http://www.ccf.org.cn/resources/1190201776262/2010/04/15/019026.pdf
aead的介紹（作者是大神）https://www.imperialviolet.org/2015/05/16/aeads.html
3種組合方式之爭http://www.thoughtcrime.org/blog/the-cryptographic-doom-principle/
CBC模式+MAC-then-encrypt的padding oracle 攻擊, tls POODLE 漏洞http://drops.wooyun.org/papers/3194https://defuse.ca/blog/recovering-cbc-mode-iv-chosen-ciphertext.html
128 bit 和 256 bit key size之爭https://www.schneier.com/blog/archives/2009/07/another_new_aes.html
nist 對 aes gcm 的技術標準，官方權威文檔：http://csrc.nist.gov/groups/ST/toolkit/BCM/documents/proposedmodes/gcm/gcm-spec.pdf
一個gcm的調用范例https://github.com/facebook/conceal/blob/master/native/crypto/gcm_util.c
DES1天之內破解DES（2008年）http://www.sciengines.com/company/news-a-events/74-des-in-1-day.html
iPhone 5S開始，A7芯片也有了aes硬件指令 (ARMv8 指令集)，有825%的性能提升：http://www.anandtech.com/show/7335/the-iphone-5s-review/4
2. 流加密算法 stream cipher
RC4，ChaCha20 等
序列密碼發展現狀http://www.ccf.org.cn/resources/1190201776262/2010/04/15/019018.pdf
rc4 : http://www.rc4nomore.com/
[RC4加密已不再安全，破解效率極高（含視頻）]? http://www.freebuf.com/news/72622.html
3. Hash函數 hash funtion
MD5，sha1，sha256，sha512 , ripemd 160，poly1305 等
MD5被碰撞:http://natmchugh.blogspot.com/2014/10/how-i-created-two-images-with-same-md5.html
http://blog.avira.com/md5-the-broken-algorithm/
4. 消息驗證碼函數 message authentication code
HMAC-sha256，AEAD 等
為什么要用MAChttp://www.happybearsoftware.com/you-are-dangerously-bad-at-cryptography.html
Flickr的漏洞案例：http://netifera.com/research/flickr_api_signature_forgery.pdf
http://www.ietf.org/rfc/rfc2104.txt
5. 密鑰交換 key exchange
DH，ECDH，RSA，PFS方式的（DHE，ECDHE）等
https://blog.cloudflare.com/a-relatively-easy-to-understand-primer-on-elliptic-curve-cryptography/
關于 前向安全性( Perfect Forward Secrecy )http://vincent.bernat.im/en/blog/2011-ssl-perfect-forward-secrecy.html
http://www.cryptopp.com/wiki/Elliptic_Curve_Cryptography
google對openssl里面的橢圓曲線的優化：http://static.googleusercontent.com/media/research.google.com/en//pubs/archive/37376.pdf
http://www.math.brown.edu/~jhs/Presentations/WyomingEllipticCurve.pdf
ripple從nistp256k1曲線遷移到ed25519https://ripple.com/uncategorized/curves-with-a-twist/
openssh 6.5 開始支持 ed25519, curve25519, chacha20-poly1305http://www.openssh.org/txt/release-6.5
6. 公鑰加密 public-key encryption
RSA，rabin-williams 等
RSA入門必讀（斯坦福，普渡的課件）：http://crypto.stanford.edu/~dabo/courses/cs255_winter07/rsa.ppthttps://engineering.purdue.edu/kak/compsec/NewLectures/Lecture12.pdf
PKCS1 標準，應用RSA必讀：https://www.ietf.org/rfc/rfc3447
RSA 的公鑰為什么比AES的key長？http://crypto.stackexchange.com/questions/8687/security-strength-of-rsa-in-relation-with-the-modulus-size
http://cryptofails.blogspot.ca/2013/07/saltstack-rsa-e-d-1.html
使用什么padding？ OAEP，為什么不要用PKCS V1.5
http://crypto.stackexchange.com/questions/12688/can-you-explain-bleichenbachers-cca-attack-on-pkcs1-v1-5http://en.wikipedia.org/wiki/Adaptive_chosen-ciphertext_attack
PKCS #1 — #15標準協議官方網站：http://www.emc.com/emc-plus/rsa-labs/standards-initiatives/public-key-cryptography-standards.htmhttp://arxiv.org/pdf/1207.5446v1.pdf
blinding 一種實現上的技術，用來解決 timing 側通道攻擊的問題https://en.wikipedia.org/wiki/Blinding_(cryptography)http://crypto.stanford.edu/~dabo/papers/ssl-timing.pdf
Twenty Years of Attacks on the RSA Cryptosystem:http://crypto.stanford.edu/~dabo/papers/RSA-survey.pdf
電子信封(digital envelope)http://www.emc.com/emc-plus/rsa-labs/standards-initiatives/what-is-a-digital-envelope.htm
在openssl的evp接口中有直接支持：https://wiki.openssl.org/index.php/EVP_Asymmetric_Encryption_and_Decryption_of_an_Envelope
7. 數字簽名算法 signature algorithm
RSA，DSA，ECDSA (secp256r1 , ed25519) 等
三大公鑰體制：RSA，DSA，ECDSARSA目前是主流，占據絕大多數市場份額DSA已經被廢棄ECDSA是未來的趨勢，例如bitcoin就用ECDSAhttps://blog.cloudflare.com/ecdsa-the-digital-signature-algorithm-of-a-better-internet/https://blog.cloudflare.com/a-relatively-easy-to-understand-primer-on-elliptic-curve-cryptography/
8. 密碼衍生函數 key derivation function
TLS-12-PRF(SHA-256) , bcrypto，scrypto，pbkdf2 等
hkdf：? ? http://tools.ietf.org/html/rfc5869https://cryptography.io/en/latest/hazmat/primitives/key-derivation-functions/
9. 隨機數生成器 random number generators
/dev/urandom 等
[現代密碼學實踐指南[2015年]]? https://blog.helong.info/blog/2015/06/05/modern-crypto/
八. 參考文獻：
TLS/SSL 相關RFC及標準
[TLS 1.2] 鏈接 https://tools.ietf.org/html/rfc5246
[TLS 1.3 draft specification] 鏈接 https://github.com/tlswg/tls13-spec
[AES GCM for TLS] 鏈接 https://tools.ietf.org/html/rfc5288
[ECC cipher suites for TLS] 鏈接 https://tools.ietf.org/html/rfc4492
[TLS extensions] 鏈接 https://tools.ietf.org/html/rfc6066
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[X.509 PKI] 鏈接 https://tools.ietf.org/html/rfc4210
[X.509 PKI and CRLs] 鏈接 https://tools.ietf.org/html/rfc5280
[美國國家標準局NIST 的密碼學標準] 鏈接 http://csrc.nist.gov/groups/ST/toolkit/index.html
[NIST SP 800-90A ] 鏈接 http://csrc.nist.gov/publications/nistpubs/800-90A/SP800-90A.pdf
[nsa 的 SuiteB 密碼學標準] 鏈接 https://www.nsa.gov/ia/programs/suiteb_cryptography/
[TLS on wikipedia] 鏈接 https://en.wikipedia.org/wiki/Transport_Layer_Security
協議分析文章
http://www.root.org/talks/TLS_Design20071129_2.pdf
[20 Years of SSL/TLS Research An Analysis of the Internet’s Security Foundation] 鏈接 http://www-brs.ub.ruhr-uni-bochum.de/netahtml/HSS/Diss/MeyerChristopher/diss.pdf
https://www.slideshare.net/yassl/securing-data-in-transit
http://security.stackexchange.com/questions/20803/how-does-ssl-tls-work
[SSL/TLS in Detail] 鏈接 https://technet.microsoft.com/en-us/library/cc785811(v=ws.10).aspx
[SSL/TLS] 鏈接 http://www.spiegel.de/media/media-35511.pdf
[The Sorry State Of SSL] 鏈接 https://hynek.me/talks/tls/
[What’s the matter with TLS?] 鏈接 http://hyperelliptic.org/internetcrypto/OpenSSLPresentation.pdf
http://blog.csdn.net/CaesarZou/article/details/9331993
)
[X.509 PKI and CRLs] 鏈接 https://tools.ietf.org/html/rfc5280
[Layman’s Guide to ASN.1] 鏈接 http://luca.ntop.org/Teaching/Appunti/asn1.html
實際部署調優相關
https://www.imperialviolet.org/
http://chimera.labs.oreilly.com/books/1230000000545/ch04.to/crypto.html
[RSA Conference 2015 : New Trends In Cryptographic Algorithm Suites Used For TLS Communications] 鏈接 http://www.rsaconference.com/writable/presentations/file_upload/dsp-f03-new-trends-in-cryptographic-algorithm-suites-used-for-tls-communications.pdf
密碼學相關
[Stanford Cryptography open course] 鏈接 https://www.coursera.org/course/crypto
[crypto101，一本很棒的開源電子書] 鏈接 http://crypto101.io
[現代密碼學理論與實踐] 鏈接 https://book.douban.com/subject/1172109/ - 毛文波
[現代密碼學:原理與協議] 鏈接 http://book.douban.com/subject/5954556/ - Katz and Lindell
[“Modern Crypto: 15 Years of Advancement in Cryptography”? — 2015 defcon 大會Steve Weis 演講] 鏈接 http://saweis.net/pdfs/weis-modern-crypto-defcon-2015.pdf
強烈建議不要看90年代的書，普遍嚴重過時，比如《應用密碼學：協議、算法與C源程序（原書第2版）》
[DJBs crypto page] 鏈接 http://cr.yp.to/crypto.html
[DJBs entropy attacks] 鏈接 http://blog.cr.yp.to/20140205-entropy.html
[Cryptographic Right Answers] 鏈接 https://gist.github.com/tqbf/be58d2d39690c3b366ad
http://www.slideshare.net/yassl/securing-data-in-transit
[Schneier 關于密碼學2010年現狀的評述] 鏈接 <https://www.schneier.com/blog/archives/2013/07/is_cryptography.html
http://kodu.ut.ee/~swen/publications/articles/laur-thesis-binded.pdf
https://github.com/sweis/crypto-might-not-suck
[Cryptographic Best Practices in the Post-Snowden Era] 鏈接 http://pages.uoregon.edu/joe/crypto-bcp/crypto-bcp.pdf
[Crypto War] 鏈接 http://en.wikipedia.org/wiki/Crypto_Wars
[52 Things People Should Know To Do Cryptography] 鏈接 http://www.cs.bris.ac.uk/Research/CryptographySecurity/knowledge.html
http://bristolcrypto.blogspot.com/
https://www.imperialviolet.org/2015/05/16/aeads.html
https://crypto.stanford.edu/~dabo/cryptobook/draft_0_2.pdf
http://saweis.net/pdfs/weis-modern-crypto-defcon-2015.pdf
相關開源項目
[GoTLS] 鏈接 http://golang.org/pkg/crypto/tls/ - go語言自己搞的 TLS 協議實現
[OpenSSL] 鏈接 https://www.openssl.org/ - 事實上的標準
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[spiped] 鏈接 http://www.tarsnap.com/spiped.html
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