TLS加密在物联网设备中的作用：保护连接的设备 (tls加密过程)

文章编号：35025 / 分类：行业资讯 / 更新时间：2024-12-12 17:19:57 / 浏览：次

随着物联网 (IoT) 设备数量的不断增长，保护这些设备免受网络攻击至关重要。TLS 加密是一种加密协议，可在物联网设备之间提供安全通信。本文探讨 TLS 加密在物联网设备中的作用以及如何实施它。

TLS 加密的优点

机密性： TLS 加密通过使用加密密钥对数据进行加密，以防止未经授权的方访问。完整性： TLS 加密确保数据在传输过程中未被篡改。认证： TLS 加密使用数字证书来验证设备的身份，防止中间人攻击。

TLS 加密的运作方式

TLS 加密使用公钥密码学，其中每个设备都具有一个私钥和一个公钥。公钥是公开的，而私钥是私有的。当两个设备试图建立安全连接时，它们会交换彼此的公钥。设备使用对方的公钥对自己的数据进行加密。只有持有匹配私钥的设备才能解密数据。

在物联网设备中实施 TLS 加密

在物联网设备中实施 TLS 加密涉及以下步骤：1. 生成公钥和私钥：使用 TLS 库或工具为设备生成密钥对。2. 创建数字证书：使用受信任的证书颁发机构 (CA) 创建数字证书，该证书将公钥与设备标识符相关联。3. 配置 TLS 库：配置 TLS 库以使用生成的密钥和证书。4. 建立安全连接：使用 TLS 库建立与其他设备的安全连接，并使用协商的密钥和证书进行加密和解密。

结论

TLS 加密对于保护

【后量子密码】主要构造技术、对比和应用

后量子密码，作为未来5-10年将取代RSA、Diffie-Hellman、椭圆曲线等现行公钥密码算法的密码技术，日益受到关注。本文是关于后量子密码科普的第二篇，将介绍构建后量子密码算法的主要途径，包括基于格、多变量、编码和哈希。我们将给出便于入门的参考资料，帮助读者了解和学习。回顾上一篇内容，我们简要介绍了后量子密码的定义、为何需要它、期望达到的目标以及当前研究和应用现状。本文将深入探讨构造后量子密码算法的四种主要技术及其应用场景。后量子密码实现的主要技术包括以下四种：1. 基于哈希：由Ralph Merkel提出，被视为传统数字签名的可行替代。基于哈希的签名算法依赖哈希函数的抗碰撞性，即使使用某些哈希函数被攻破，也可以直接替换为更安全的哈希函数。 2. 基于编码：使用错误纠正码纠正和计算加入的随机性错误。著名的基于编码的加密算法为McEliece，其公钥尺寸较大，适用于不频繁传输公钥的场景，如物联网设备。 3. 基于多变量：使用有限域上的二次多项式组构造加密、签名、密钥交换等算法，主要依赖于求解非线性方程组的困难性。计算速度快但公钥尺寸大，适用于无需频繁传输公钥的应用场景。 4. 基于格：被认为是最有前景的后量子密码算法之一。安全性、公私钥尺寸和计算速度达到良好平衡，能实现加密、数字签名、密钥交换、属性加密、函数加密、全同态加密等密码学构造。格密码的安全性依赖于格中问题的困难性，公私钥尺寸小，计算速度快，适用于实际应用。表中给出了这四种后量子密码算法的粗略对比，但具体性能需通过测试确定。实际应用时，需根据具体场景选择合适的算法。后量子密码算法能够覆盖基础且广泛应用的密码学功能，包括公钥加密、数字签名、密钥交换。现有的几十个提案使用四种不同的后量子密码实现方法，完成了这三种功能，其佼佼者可直接替代现有的公钥密码算法。与现有公钥密码算法一样，后量子密码广泛应用于HTTPS（TLS）、数字证书（PKI）、SSH、VPN、IPsec、比特币等数字货币、U盾、桌面/移动操作系统等领域。几乎所有使用公钥密码算法的应用，都可以用后量子密码算法进行替代。后量子密码还支持更高级的密码学应用，如同态加密，能实现对隐私保护的高级应用。本文通过简明概括的方式，使读者对每种构建后量子密码的技术有基本了解，并提供了一些易于入门的链接。如果你对特定方面感兴趣，可深入阅读相关文献和综述，以获得更深入的理解和认识。欲学习目前最好的加密、数字签名、密钥交换算法，推荐从NIST后量子密码标准征集的第一轮算法中进行研究。所有提交的草案详细文档和代码可在相关链接中找到。下一篇文章将详细介绍基于RLWE问题的密钥交换协议算法的原理和构造细节。后量子密码领域仍有广阔的应用待开发，希望本文能激发你对这一领域的兴趣和探索。

HTTPS加密（握手）过程

第一步：客户端会发起一个hello client请求，请求中会携带TLS版本信息、加密套件候选列表、压缩算法候选列表以及一个随机数。第二步：服务端收到请求以后也会给客户端发一个server hello请求，请求中会告诉客户端它选择的协议版本、加密套件、压缩算法以及一个随机数。第三步：服务端会给客户端发一个server certificate请求，里面包含服务端的数字证书，用于客户端进行校验。第四步：服务端会给客户端发一个server hello done告诉客户端信息已发送完毕。第五步：客户端收到证书以后进行校验获取到服务端的公钥。第六步：客户端会将自己的数字证书发给服务端用于校验。第七步：客户端计算出一个随机数pre-master,然后用公钥进行加密发送给服务器端。第八步：服务端和客户端都根据自己的随机数+对端的随机数+pre-master算出对称密钥，然后再根据对称密钥进行通信。

传输层安全协议（TLS）和安全加密芯片（SE）的工作原理

传输层安全（TLS）和安全加密芯片（SE）在确保网络和物联网设备安全方面发挥着关键作用。为了理解这两者的操作原理，请关注以下核心观点。 TLS 的首要目标是确保嵌入式设备和网络节点之间的安全通信。通过与身份认证并行工作，TLS 能够建立加密通道，保护数据免受未经授权的访问。安全加密芯片存储并保护 TLS 协议所需的关键加密密钥，特别是私钥，这是加密系统中最核心的要素。理解为什么私钥保护至关重要：没有强大的密钥存储保护，加密系统极易受到攻击。 TLS 用于保护互联网协议（IP）连接的物联网设备，确保数据安全传输。它在会话层和表示层之间起着桥梁作用，为设备提供安全保障。身份认证是 TLS 的重要组成部分，尤其是在物联网环境中。云平台和设备通过相互身份认证来确保通信的安全性。通常使用 X509 证书和公钥基础设施来实现这一过程，以最小化计算资源需求，并确保安全性和稳定性。行业标准如 EN、IEC / ISA、ISO 等都强调了 TLS 密钥存储的重要性，因为私钥的泄露可能对整个网络构成严重威胁。数字签名算法（DSA）是身份认证过程中的关键环节。它通过主机和从机的概念实现，其中从机的公钥和私钥对用于验证消息的签名。 Elliptic Curve Cryptography（ECC）扩展了这一概念，通过DSA对从机进行身份认证，并使用ECDSA进行签名验证。在 X509 证书中，证书颁发机构（CA）与从机建立信任关系。 CA 接收从机的证书生成请求（CSR），并对从机进行身份认证，最后生成签名。此签名包含证书的待签名部分，包括证书颁发机构信息、证书信息、从机信息和公钥，通过ECDSA验证，确保证书的完整性和真实性。证书身份认证包括从机向主机发送证书，主机验证证书签名的可信度。此过程涉及随机质询和签名验证，确保证书的真实性。加密和完整性是 TLS 中不可或缺的组件。在密钥协商过程中，客户端和服务器计算预主密钥，通过椭圆曲线 Diffie Hellman Ephemeral（ECDHE）操作实现。随后，使用 PRF（伪随机函数）生成主密钥，为后续的加密和完整性提供基础。 TLS 提供灵活的密码套件，以适应不同设备的需求。在嵌入式系统中，选择适合的密码套件至关重要，考虑到计算能力、内存限制和功耗等因素。 MOD8ID加密芯片是用于实现 TLS 的一种安全解决方案，特别适合汽车应用和基于Linux的系统，如网关。 MOD8ID支持的密码套件包括 TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256 等，这些套件结合了 ECC、RSA、AES 等加密技术，确保数据传输的安全性。 MOD8ID加密芯片通过隔离私钥，提供高级别的密钥保护，并支持 TLS1.2、TLS1.3 等不同版本，为设备提供多层次的安全保障。实现 TLS 时，开发人员可利用 MOD8ID 的设计套件和提供的一系列用例，包括 C 代码项目，简化开发流程。通过这种方式，MOD8ID加密芯片和 TLS 为设备提供了强大的安全保障，确保数据在传输过程中免受威胁。

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