TLS测试：确保通信安全的关键步骤

原创于 2024-11-15 13:43:18 发布 · 1.1k 阅读

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TLS概述

随着智能网联汽车技术的发展，车辆在行驶过程中会产生大量数据，包括车辆控制、导航、通信、娱乐等多个方面。需要确保这些数据在传输过程中不被窃取、篡改或破坏，否则将直接关系到车辆的安全以及对用户隐私的保护。TLS协议通过提供强大的加密机制、身份验证和数据完整性保障，确保了车载系统间通信的机密性和可靠性。

TLS(Transport Layer Security) 是一种传输层安全性协议。在车载通信的DoIP节点中，可通过TLS加密来保证通信的安全性。TLS 有 1.0 (RFC 2246)、1.1(RFC 4346)、1.2(RFC 5246)、1.3(RFC 8446) 版本，当前车载通信主要使用1.2版本和1.3.版本。

TLS协议介绍

TLS协议通过客户端（车载系统）和服务器（云端、路侧基础设施等）之间的握手建立安全连接。典型的握手过程包括以下步骤：

- 客户端Hello：客户端发送Hello消息，包括支持的加密套件、TLS版本、随机数等。随机数是后续生成会话密钥的基础。

- 服务器Hello：服务器选择加密套件和TLS版本，并返回自己的随机数。

- 证书交换：服务器会发送数字证书，证书通常由第三方CA机构签发，用于验证服务器身份。

- 密钥交换：双方基于随机数、密钥交换算法等生成会话密钥。在ECDHE等密钥交换算法中，双方使用椭圆曲线来协商密钥，实现前向安全性。

- 握手完成：双方生成会话密钥后，客户端和服务器交换“Finished”消息，表明握手完成，安全通道已建立。如图1所示：

图1

在握手完成并协商出会话密钥后，TLS协议利用对称加密（如AES）对数据进行加密，确保通信内容的机密性。同时，TLS还会对数据包添加消息验证码（MAC），通过HMAC-SHA256等算法计算MAC值，实现数据的完整性保护。每个数据包都会包含一个MAC字段，接收端使用会话密钥验证MAC值，以判断数据包是否被篡改。

TLS测试用例

TLS（传输层安全协议）作为互联网通信的基础安全协议，广泛应用于各种场景中，如Web服务、邮件传输和即时通信等。以车载通信常用的DoIP协议为例，如果没有和加密节点经过TLS握手，直接发送路由激活请求，DoIP节点会返回路由激活应答码为0x07的路由激活响应报文。路由激活失败，无法通信。为了确保TLS实现的正确性和安全性，测试用例的设计必不可少。TLS测试用例设计的主要目的是通过对协议的各个功能模块进行全面测试，验证其在不同场景下的安全性和稳定性。测试的内容通常包括握手流程、加密算法的正确性、密钥协商过程、数据加密和解密、证书验证等。

在设计TLS测试用例时，重点是模拟不同的实际通信环境，以发现潜在的漏洞或兼容性问题。典型的测试场景包括正常情况下的通信验证、异常情况下的错误处理，以及各种边界条件下的行为表现。此外，TLS协议的版本兼容性、算法的选择和配置、会话重用等也是测试中的关键点。通过这些测试用例，能够系统性地评估TLS协议的实现是否符合安全标准，并确保在面对复杂的网络环境时具备足够的抵抗力。接下来将通过具体的测试用例展示如何对这些功能模块进行验证。

用例1：针对TLS握手流程的测试用例。