Zahn - Unix-Netzwerkprogramminerung mit Threads, Sockets und SSL

314 6 Netzwerkprogrammierung mit SSL
Sowohl OpenSSL als auch GnuTLS sind Open-Source-Implementierungen des
SSL/TLS-Protokolls, die netzwerkbasierten Anwendungen eine Programmierschnittstelle
(API) zur Nutzung der SSL-Funktionalität bereitstellen. Die
APIs der beiden konkurrierenden SSL-Bibliotheken sind dabei durchaus unterschiedlich.
Um eine möglichst unkomplizierte Integration in bereits existierende
OpenSSL-Anwendungen zu ermöglichen, enthält die erst später entwickelte
GnuTLS-Bibliothek zusätzlich zur GnuTLS-API eine Emulations-
”
API“ mit eingeschränktem, OpenSSL-kompatiblem Funktionsumfang. Beide
SSL-Implementierungen beherrschen die Protokollversionen SSL 3.0, TLS 1.0
und TLS 1.1. OpenSSL implementiert darüber hinaus noch SSL 2.0, das von
GnuTLS aus Sicherheitsgründen erst gar nicht mehr angeboten wird. Selbstverständlich
kann (und sollte) man trotzdem auch in OpenSSL-basierten Anwendungen
auf die Unterstützung von SSL 2.0 verzichten.
Wir konzentrieren uns in den kommenden Abschnitten ausschließlich auf die
Netzwerkprogrammierung mit OpenSSL. Bevor wir allerdings die ersten praktischen
Schritte unternehmen, werfen wir noch einen Blick auf die Arbeitsschritte
bei der SSL-Kommunikation und überlegen uns, wie sich (bestehende)
Anwendungsprotokolle elegant um SSL erweitern lassen.
6.2.1 Datentransfer über SSL
Soll eine neue SSL-Verbindung aufgebaut werden, so starten Client und Server
zur gegenseitigen Begrüßung als erstes ein sogenanntes Handshake-Verfahren,
welches entsprechend dem TLS Handshake Protocol abgewickelt wird. Abbildung
6.1 zeigt das Verfahren im Überblick. Kompakt dargestellt, wird über
diesen in RFC 2246 [DA99] spezifizierten Ablauf die Authentizität der Kommunikationspartner
geprüft und ein Kommunikationsschlüssel für den eigentlichen
Datentransfer vereinbart.
SSL-Handshake
Der typische SSL-Verbindungsaufbau funktioniert wie folgt: Der Client schickt
zunächst eine Begrüßungsformel ClientHello an den Server, die dieser mit einem
ServerHello beantwortet. Die beiden Kommunikationspartner tauschen
in dieser Phase u. a. je 28 Bytes an zufälligen Daten aus (ClientHello.random
und ServerHello.random), die später in die Berechnung des Master-Secrets
einfließen und vor Capture-/Replay-Attacken schützen. Außerdem einigen sich
die Parteien auf eine für die weitere Kommunikation zu verwendende Protokollversion
(derzeit SSL 2.0, SSL 3.0, TLS 1.0, TLS 1.1) und eine sogenannte
Cipher Suite. Die Cipher Suite ist ein Tripel aus Schlüsselaustauschverfahren,
Verschlüsselungsalgorithmus und Message Authentication Code. Der Client
offeriert dabei die von ihm unterstützten Cipher Suiten und der Server wählt