openssl 密码套件相关内容（OID|密码套件）

最新推荐文章于 2025-03-12 16:57:10 发布
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分类专栏： 密码学 文章标签： java 开发语言
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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/CHYabc123456hh/article/details/125969818
版权
本文介绍了SSL通信中如何通过OID识别和使用国密算法，详细阐述了OID的分层树形结构及其编码规则。同时，讨论了密码套件在TLS握手过程中的作用，强调了协商过程和服务器选择加密套件的重要性。GmSSL实现了部分国密密码套件，并提供了查看支持套件的命令。在实际操作中，通过设置加密套件选择符号来影响协商过程。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

参考链接

OID

  • OID是由ISO/IEC、ITU-T国际标准化组织上世纪80年代联合提出的标识机制，其野心很大，为任何类型的对象（包括实体对象、虚拟对象和组合对象）进行全球唯一命名。
  • 通过唯一的编码，我们就可以识别出对象。但要为所有对象进行唯一命名，其难度和工作量都很大，所以它采用了分层树形结构。
  • OID对应于“OID树”或层次结构中的一个节点，该节点是使用ITU的OID标准X.660正式定义的。
  • 树的根包含以下三个起点：0：ITU-T1：ISO2：ITU-T/ISO联合发布
  • 树中的每个节点都由一系列由句点分隔的整数表示。比如，表示英特尔公司的OID如下所示：1.3.6.1.4.1.343
  • 1               ISO1.3             识别组织1.3.6           美国国防部1.3.6.1         互联网1.3.6.1.4       私人1.3.6.1.4.1     IANA企业编号  1.3.6.1.4.1.343 因特尔公司

  • 这里采用分而治之的策略，解决编码重复问题。树中的每个节点均由分配机构控制，该机构可以在该节点下定义子节点，并为子节点委托分配机构。在上面的例子中，根节点“1”下的节点号由ISO分配，“1.3.6”下的节点由美国国防部分配，“1.3.6.1.4.1”下的节点由IANA分配，“1.3.6.1.4.1.343”下的节点由英特尔公司分配，依此类推。只要有需求，可以一直往下分配下去，也解决了编码不够的问题。

  • 在实际应用中，ISO/IEC国际标准化机构维护顶层OID标签，各个国家负责该国家分支下的OID分配、注册和解析等工作，实现自我管理和维护。相应的，针对国密，国家密码局也定义了各类对象的标识符：
  • GMT 0006-2012 密码应用标识规范.pdf GM-Standards/GMT 0006-2012 密码应用标识规范.pdf at master · guanzhi/GM-Standards · GitHub

 

  • 像"1.2.156.10197.1.100"这种字符串，人读起来比较直观，但对于计算机对字符串处理的效率非常低，所以在程序代码中，对OID又进行了一次编码。
  • 通过 objects.pl 脚本，生成 obj_data.h文件，这个才是在代码中使用到的OID编码。 boringssl也类似，不过其采用了 go 语言编写的转换脚本。
  • 在GmSSL源码中，原始的OIDs定义在crypto/objects/objects.txt文件中，在文件的尾部，我们可以看到国密的相关定义：

 国密相关定义

sm-scheme 102 1		: SM1-ECB		: sm1-ecb
sm-scheme 102 2		: SM1-CBC		: sm1-cbc
!Cname sm1-ofb128
sm-scheme 102 3		: SM1-OFB		: sm1-ofb
!Cname sm1-cfb128
sm-scheme 102 4		: SM1-CFB		: sm1-cfb
sm-scheme 102 5		: SM1-CFB1		: sm1-cfb1
sm-scheme 102 6		: SM1-CFB8		: sm1-cfb8


# SM2 OIDs
sm-scheme 301		: sm2p256v1
sm-scheme 301 1		: sm2sign
sm-scheme 301 2		: sm2exchange
sm-scheme 301 3		: sm2encrypt

sm-scheme 501		: SM2Sign-with-SM3	: sm2sign-with-sm3
sm-scheme 502		: SM2Sign-with-SHA1 	: sm2sign-with-sha1
sm-scheme 503		: SM2Sign-with-SHA256	: sm2sign-with-sha256
sm-scheme 504		: SM2Sign-with-SHA511	: sm2sign-with-sha512
sm-scheme 505		: SM2Sign-with-SHA224	: sm2sign-with-sha224
sm-scheme 506		: SM2Sign-with-SHA384	: sm2sign-with-sha384
sm-scheme 507		: SM2Sign-with-RMD160	: sm2sign-with-rmd160
sm-scheme 520		: SM2Sign-with-Whirlpool : sm2sign-with-whirlpool
sm-scheme 521		: SM2Sign-with-Blake2b512 : sm2sign-with-blake2b512
sm-scheme 522		: SM2Sign-with-Blake2s256 : sm2sign-with-blake2s256

sm2encrypt 1		: sm2encrypt-recommendedParameters
sm2encrypt 2		: sm2encrypt-specifiedParameters
sm2encrypt 2 1		: sm2encrypt-with-sm3
sm2encrypt 2 2		: sm2encrypt-with-sha1
sm2encrypt 2 3		: sm2encrypt-with-sha224
sm2encrypt 2 4		: sm2encrypt-with-sha256
sm2encrypt 2 5		: sm2encrypt-with-sha384
sm2encrypt 2 6		: sm2encrypt-with-sha512
sm2encrypt 2 7		: sm2encrypt-with-rmd160
sm2encrypt 2 8		: sm2encrypt-with-whirlpool
sm2encrypt 2 9		: sm2encrypt-with-blake2b512
sm2encrypt 2 10		: sm2encrypt-with-blake2s256
sm2encrypt 2 11		: sm2encrypt-with-md5

# SM3
sm-scheme 401		: SM3			: sm3
sm-scheme 401 2		: HMAC-SM3		: hmac-sm3

# SM4
sm-scheme 104 1		: SMS4-ECB		: sms4-ecb
sm-scheme 104 2		: SMS4-CBC		: sms4-cbc
!Cname sms4-ofb128
sm-scheme 104 3		: SMS4-OFB		: sms4-ofb
!Cname sms4-cfb128
sm-scheme 104 4		: SMS4-CFB		: sms4-cfb
sm-scheme 104 5		: SMS4-CFB1		: sms4-cfb1
sm-scheme 104 6		: SMS4-CFB8		: sms4-cfb8
sm-scheme 104 7		: SMS4-CTR		: sms4-ctr
sm-scheme 104 8		: SMS4-GCM		: sms4-gcm
sm-scheme 104 9		: SMS4-CCM		: sms4-ccm
sm-scheme 104 10	: SMS4-XTS		: sms4-xts
sm-scheme 104 11	: SMS4-WRAP		: sms4-wrap
sm-scheme 104 12	: SMS4-WRAP-PAD		: sms4-wrap-pad
sm-scheme 104 100	: SMS4-OCB		: sms4-ocb

# SM5/6/7/8
sm-scheme 201		: SM5			: sm5
sm-scheme 101 1		: SM6-ECB		: sm6-ecb
sm-scheme 101 2		: SM6-CBC		: sm6-cbc
!Cname sm6-ofb128
sm-scheme 101 3		: SM6-OFB		: sm6-ofb
!Cname sm6-cfb128
sm-scheme 101 4		: SM6-CFB		: sm6-cfb
!Alias sm7 sm-scheme 105
!Alias sm8 sm-scheme 106

# SM9
sm-scheme 302		: id-sm9PublicKey
sm-scheme 302 1		: sm9sign
sm-scheme 302 2		: sm9keyagreement
sm-scheme 302 3		: sm9encrypt
sm-scheme 302 4		: sm9hash1
sm-scheme 303 7		: sm9hash2
sm-scheme 302 5		: sm9kdf
sm-scheme 302 6		: id-sm9MasterSecret
sm-scheme 302 6	1 	: sm9bn256v1
sm9sign 1		: sm9sign-with-sm3
sm9sign 2		: sm9sign-with-sha256
sm9encrypt 1		: sm9encrypt-with-sm3-xor
sm9encrypt 2		: sm9encrypt-with-sm3-sms4-cbc
sm9encrypt 3		: sm9encrypt-with-sm3-sms4-ctr
sm9hash1 1		: sm9hash1-with-sm3
sm9hash1 2		: sm9hash1-with-sha256
sm9hash2 1		: sm9hash2-with-sm3
sm9hash2 2		: sm9hash2-with-sha256
sm9kdf 1		: sm9kdf-with-sm3
sm9kdf 2		: sm9kdf-with-sha256

密码套件

  • 仅仅定义了OID还不够，因为国密并不是一个单一的标准，包含了很多加密、解密、哈希等算法，可以形成很多种组合，不能简单假定对方采用了国密就可以建立通信。
  • 在SSL通信开始，双方就需要进行协商，采用何种算法进行通信。这就引出了密码套件（CipherSuite）的概念。
  • 密码套件是一系列密码学算法的组合，主要包含多个密码学算法：
    • 密钥交换算法：用于握手过程中建立信道，一般采用非对称加密算法
    • 数据加密算法：用于信道建立之后的加密传输数据，一般采用对称加密算法
    • 消息验证算法：用于验证消息的完整性，包括整个握手流程的完整性（例如TLS握手的最后一步就是一个对已有的握手消息的全盘哈希计算的过程）
  • 密码套件的构成如下图所示:

  • /home/chy-cpabe/Downloads/GmSSL-master/README.md  文件内部包含了国密算法套件的定义 

  • 代码可以参考 gmtls.h 文件，也可以使用GMSSL的命令查看所支持的密码套件： openssl ciphers -V | column -t
  • 如果使用gmssl，将openssl替换成gmssl即可，如果未配置全局路径，需要到编译后生成的可执行脚本处执行上述命令 

 

  • 第一列：数值代表密码套件的编号，每个密码套件的编号由IANA定义。
  • 第二列：代表密码套件的名称，虽然密码套件编号是一致的，不同的TLS/SSL协议实现其使用的名称可能是不一样的。
  • 第三列：表示该密码套件适用于哪个TLS/SSL版本的协议。
  • 第四列：表示密钥协商算法。
  • 第五列：表示身份验证算法。
  • 第六列：表示加密算法、加密模式、密钥长度。
  • 第七列：表示HMAC算法。其中AEAD表示采用的是AEAD加密模式（比如AES128-GCM），无须HMAC算法。

操作流程

  • 一个密码学套件是完成整个TLS握手的关键。在TLS握手的时候ClientHello里面携带了客户端支持的密码学套件列表，ServerHello中携带了Server根据Client提供的密码学套件列表中选择的本地也支持的密码学套件。
  • 也就是说选择使用什么密码学套件的选择权在Server的手里，这句话感觉有问题，客户端先选择密码学套件列表，看服务器是否支持，或者服务器考虑到算法的安全性会禁用不安全的密码学套件  我的这句话有问题，借此提醒

注意事项

  • 值得注意的是，这里的编码又没有采用OID，这也是开发过程中需要注意的，不同的地方使用了不同标准规范，需要在开发中翻阅相应的协议和规范。
  • 可以看出，GmSSL并没有实现所有的国密的密码套件，但同时又扩充了几个标准未定义的密码套件，比如ECDHE-SM2-WITH-SMS4-GCM-SM3、ECDHE-SM2-WITH-SMS4-SM3等。这就体现出协商的重要性了，对双方所支持的密码套件取一个交集，从中选择一个。如果不存在交集，协商也就不成功。注意，协商过程中服务器端可能会禁用一些不太安全的密码套件（比如历史遗留的一些现今已不太安全的算法），这时即使双方都支持，也可能协商不成功。
  • 我们可以测试服务器是否支持某个特定的密码套件:

 代码编写

  • Openssl定义了4中选择符号：“+”，“-”，“!”，“@”。其中，“+”表示取交集；“-”表示临时删除一个算法；“!”表示永久删除一个算法；“@“表示了排序方法。
  • 多个描述之间可以用“:”或“,”或空格或“;”来分开。选择加密套件的时候按照从左到的右顺序构成双向链表，存放与内存中。
ALL:!DH:RC4+RSA:+SSLv2:@STRENGTH
  • 表示的意义是：首先选择所有的加密套件，然后在得到的双向链表之中去掉密钥交换采用DH的加密套件；加入包含RC4对称加密算法与RSA身份认证算法的交集加密套件；再将支持老版本SSLv2的加密套件放在尾部；最后,@STRENGTH表示将得到的结果按照安全强度进行排序。
  • SSL建立链接之前，客户端和服务器端用openssl函数来设置自己支持的加密套件。主要的函数有：
int SSL_set_cipher_list(SSL *s, const char *str)；
int SSL_CTX_set_cipher_list(SSL_CTX *ctx, const char *str)；
  • 比如只设置一种加密套件：
int ret=SSL_set_cipher_list(ssl,"RC4-MD5");
  • 如果服务端只设置了一种加密套件，那么客户端要么接受要么返回错误。
  • 加密套件的选择是由服务端做出的。客户端没有权利指定其他加密套件。
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