DTLS
(来自朱登宇吧)
1. DTLS简介
1.1 引言
近年来出现了许多实用数据报传输的应用程序。这些应用包括实时视频会议，internet电话和在线游戏，比如Quack和Startcraft。这些应用都是延迟敏感的，并且使用了不可靠的数据报传输。TCP之上的应用可以用TLS来保证安全，但是TLS不能用来保证UDP的安全。Datagram TLS试图在现存的TLS协议架构上提出扩展，使之支持UDP，即成为TLS的一个支持数据报传输的版本。
1.2 基础： TLS简介
TLS是最为广泛部署的协议，它用来保障网络安全通信。TLS用来保护Web 通信和email协议（诸如IMAP，POP）。TLS的主要优势是它通过向应用层和网络层之间（即OSI模型中的会话层）插入TLS来保证应用的安全。然而，TLS要求一个可靠的传输信道—典型的是TCP—因此不能用来保证数据报通信的安全。
当部署TLS的时候，大家还没有充分认识到这个局限性的严重程度，因为当时大多数应用运行在TCP之上。即使今天也是这样。然而情况正在改变。在过去几年中，不断增长的应用层协议，比如SIP (session initial protocol)，RTP (real time protocol), MGCP (the Media Gateway Control Protocol)，还有许多游戏协议都基于UDP传输而设计。
目前，这些应用的设计者面对着许多用来保证安全性的选择，但却无法令人满意。首先，他们可以使用IPsec。然而，IPsec不适合于Client-Server应用模型，且难以同应用程序结合，因为IPsec运行在系统内核。有很多文献详细讨论了为什么IPsec为什么不是一个令人满意的选择。其次，他们自己设计一个特有的应用层安全协议。例如，SIP使用了S/MIME的一个变体来保证安全通信。将S/MIME嫁接到SIP中比使用TLS上的TCP版本的SIP变体更费尽。第三，可以把应用移植到TCP之上，然后使用TLS。不幸的是，许多这样的应用依赖于UDP语义，当运行在诸如TCP之类的流协议上性能将无法令人接受。
最为明显的选择是设计一个通用的信道安全协议，它可以使用数据报传输，就像TCP上的TLS。这样一个协议可以在用户空间中实现，这样便于安装，但是要足够灵活和通用，能够许多面向数据报的应用程序提供安全。尽管认为这个方案将是一个巨大和困难的规划项目。但是构造一个可以工作的协议相当直接，尤其是有了TLS的起点和IPsec的参考。本文介绍了这个新的协议，我们称为 “Datagram TLS “, DTLS是TLS的一个修改版本， 这样函数能够运行在数据报通信上。相对于上面的方案，该方法有两个主要优势：首先，既然DTLS非常类似于TLS，可以重用以前的协议架构和实现方法。为了便于展示，我们通过对OpenSSL库的添加实现了DTLS。我们总共添加了7000行代码，其中的60%从OpenSSL剪切和粘贴。其次，既然DTLS向通用安全层提供了相似的接口，就易于调整协议来使用它。TLS的经验显示，这种易于调整性是扩大部署的关键。
总结一下，TLS不能用以保证数据报安全的原因。
（1） TLS纪录层不能处理独立纪录。因为加密的上下文（比如CBC状态，序列密钥流）在记录之间经过链接。如果其中一个记录丢失，则将不能处理其后的所有记录。
（2） TLS握手层消息必须可靠而不能丢失。通过一个MAC字段来提供反重放和信息记录保护，其中，MAC中包含序列号，但是序列号被隐含在记录中。
1.3设计概述
DTLS的目标应用主要是C/S及其变体。这也是TLS的设计目标并且已很好工作。展示的安全模型中，server通过DNS名称和IP地址被认证，Client是匿名的或者被其他形式认证，典型的是在应用层通过用户名/密码来处理。
这个实现并不真正安全。然而，应用程序的设计者们，向在添加安全性的时候尽量能够维护他们的协议和实现架构。这个实现制造了一个类似于TLS或IPsec的有吸引力的信道安全协议，因为改动之非常小。从这个观点看来，理想的数据报信道安全协议应该取代对Server的DNS和基于IP认证的 强加密认证，而是把client认证留给应用层协议。