]> granicus.if.org Git - apache/blob - docs/manual/ssl/ssl_intro.html.en
update English transformation
[apache] / docs / manual / ssl / ssl_intro.html.en
1 <?xml version="1.0" encoding="ISO-8859-1"?>
2 <!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Strict//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-strict.dtd">
3 <html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" lang="en" xml:lang="en"><head><!--
4         XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
5               This file is generated from xml source: DO NOT EDIT
6         XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
7       --><title>SSL/TLS Strong Encryption: An Introduction - Apache HTTP Server</title><link href="../style/css/manual.css" rel="stylesheet" media="all" type="text/css" title="Main stylesheet" /><link href="../style/css/manual-loose-100pc.css" rel="alternate stylesheet" media="all" type="text/css" title="No Sidebar - Default font size" /><link href="../style/css/manual-print.css" rel="stylesheet" media="print" type="text/css" /><link href="../images/favicon.ico" rel="shortcut icon" /></head><body id="manual-page"><div id="page-header"><p class="menu"><a href="../mod/">Modules</a> | <a href="../mod/directives.html">Directives</a> | <a href="../faq/">FAQ</a> | <a href="../glossary.html">Glossary</a> | <a href="../sitemap.html">Sitemap</a></p><p class="apache">Apache HTTP Server Version 2.1</p><img alt="" src="../images/feather.gif" /></div><div class="up"><a href="./"><img title="&lt;-" alt="&lt;-" src="../images/left.gif" /></a></div><div id="path"><a href="http://www.apache.org/">Apache</a> &gt; <a href="http://httpd.apache.org/">HTTP Server</a> &gt; <a href="http://httpd.apache.org/docs-project/">Documentation</a> &gt; <a href="../">Version 2.1</a> &gt; <a href="./">SSL/TLS</a></div><div id="page-content"><div id="preamble"><h1>SSL/TLS Strong Encryption: An Introduction</h1>
8 <blockquote>
9 <p>The nice thing about standards is that there are so many to choose
10 from. And if you really don't like all the standards you just have to
11 wait another year until the one arises you are looking for.</p>
12
13 <p class="cite">-- <cite>A. Tanenbaum</cite>, "Introduction to
14 Computer Networks"</p>
15 </blockquote>
16
17 <p>As an introduction this chapter is aimed at readers who are familiar
18 with the Web, HTTP, and Apache, but are not security experts. It is not
19 intended to be a definitive guide to the SSL protocol, nor does it discuss
20 specific techniques for managing certificates in an organization, or the
21 important legal issues of patents and import and export restrictions.
22 Rather, it is intended to provide a common background to mod_ssl users by
23 pulling together various concepts, definitions, and examples as a starting
24 point for further exploration.</p>
25
26 <p>The presented content is mainly derived, with permission by the author,
27 from the article <a href="http://home.earthlink.net/~fjhirsch/Papers/wwwj/article.html">Introducing
28 SSL and Certificates using SSLeay</a> from <a href="http://home.earthlink.net/~fjhirsch/">Frederick J. Hirsch</a>, of The
29 Open Group Research Institute, which was published in <a href="http://www.ora.com/catalog/wjsum97/">Web Security: A Matter of
30 Trust</a>, World Wide Web Journal, Volume 2, Issue 3, Summer 1997.
31 Please send any postive feedback to <a href="mailto:hirsch@fjhirsch.com">Frederick Hirsch</a> (the original
32 article author) and all negative feedback to <a href="mailto:rse@engelschall.com">Ralf S. Engelschall</a> (the
33 <code class="module"><a href="../mod/mod_ssl.html">mod_ssl</a></code> author).</p>
34 </div><div id="quickview"><ul id="toc"><li><img alt="" src="../images/down.gif" /> <a href="#cryptographictech">Cryptographic Techniques</a></li><li><img alt="" src="../images/down.gif" /> <a href="#certificates">Certificates</a></li><li><img alt="" src="../images/down.gif" /> <a href="#ssl">Secure Sockets Layer (SSL)</a></li><li><img alt="" src="../images/down.gif" /> <a href="#references">References</a></li></ul></div><div class="top"><a href="#page-header"><img alt="top" src="../images/up.gif" /></a></div><div class="section"><h2><a name="cryptographictech" id="cryptographictech">Cryptographic Techniques</a></h2>
35
36 <p>Understanding SSL requires an understanding of cryptographic
37 algorithms, message digest functions (aka. one-way or hash functions), and
38 digital signatures. These techniques are the subject of entire books (see
39 for instance [<a href="#AC96">AC96</a>]) and provide the basis for privacy,
40 integrity, and authentication.</p>
41
42 <h3><a name="cryptographicalgo" id="cryptographicalgo">Cryptographic Algorithms</a></h3>
43
44     <p>Suppose Alice wants to send a message to her bank to transfer some
45     money. Alice would like the message to be private, since it will
46     include information such as her account number and transfer amount. One
47     solution is to use a cryptographic algorithm, a technique that would
48     transform her message into an encrypted form, unreadable except by
49     those it is intended for. Once in this form, the message may only be
50     interpreted through the use of a secret key. Without the key the
51     message is useless: good cryptographic algorithms make it so difficult
52     for intruders to decode the original text that it isn't worth their
53     effort.</p>
54
55     <p>There are two categories of cryptographic algorithms: conventional
56     and public key.</p>
57
58     <dl>
59     <dt>Conventional cryptography</dt>
60     <dd>also known as symmetric cryptography, requires the sender and
61     receiver to share a key: a secret piece of information that may be
62     used to encrypt or decrypt a message. If this key is secret, then
63     nobody other than the sender or receiver may read the message. If
64     Alice and the bank know a secret key, then they may send each other
65     private messages. The task of privately choosing a key before
66     communicating, however, can be problematic.</dd>
67
68     <dt>Public key cryptography</dt>
69     <dd>also known as asymmetric cryptography, solves the key exchange
70     problem by defining an algorithm which uses two keys, each of which
71     may be used to encrypt a message. If one key is used to encrypt a
72     message then the other must be used to decrypt it. This makes it
73     possible to receive secure messages by simply publishing one key
74     (the public key) and keeping the other secret (the private key).</dd>
75     </dl>
76
77     <p>Anyone may encrypt a message using the public key, but only the
78     owner of the private key will be able to read it. In this way, Alice
79     may send private messages to the owner of a key-pair (the bank), by
80     encrypting it using their public key. Only the bank will be able to
81     decrypt it.</p>
82
83
84 <h3><a name="messagedigests" id="messagedigests">Message Digests</a></h3>
85
86     <p>Although Alice may encrypt her message to make it private, there
87     is still a concern that someone might modify her original message or
88     substitute it with a different one, in order to transfer the money
89     to themselves, for instance. One way of guaranteeing the integrity
90     of Alice's message is to create a concise summary of her message and
91     send this to the bank as well. Upon receipt of the message, the bank
92     creates its own summary and compares it with the one Alice sent. If
93     they agree then the message was received intact.</p>
94
95     <p>A summary such as this is called a <dfn>message digest</dfn>, <em>one-way
96 function</em> or <em>hash function</em>. Message digests are used to create
97 short, fixed-length representations of longer, variable-length messages.
98 Digest algorithms are designed to produce unique digests for different
99 messages. Message digests are designed to make it too difficult to determine
100 the message from the digest, and also impossible to find two different
101 messages which create the same digest -- thus eliminating the possibility of
102 substituting one message for another while maintaining the same digest.</p>
103 <p>Another challenge that Alice faces is finding a way to send the digest to the
104 bank securely; when this is achieved, the integrity of the associated message
105 is assured. One way to to this is to include the digest in a digital
106 signature.</p>
107
108
109 <h3><a name="digitalsignatures" id="digitalsignatures">Digital Signatures</a></h3>
110 <p>When Alice sends a message to the bank, the bank needs to ensure that the
111 message is really from her, so an intruder does not request a transaction
112 involving her account. A <em>digital signature</em>, created by Alice and
113 included with the message, serves this purpose.</p>
114
115 <p>Digital signatures are created by encrypting a digest of the message,
116 and other information (such as a sequence number) with the sender's
117 private key. Though anyone may <em>decrypt</em> the signature using the public
118 key, only the signer knows the private key. This means that only they may
119 have signed it. Including the digest in the signature means the signature is
120 only good for that message; it also ensures the integrity of the message since
121 no one can change the digest and still sign it.</p>
122 <p>To guard against interception and reuse of the signature by an intruder at a
123 later date, the signature contains a unique sequence number. This protects
124 the bank from a fraudulent claim from Alice that she did not send the message
125 -- only she could have signed it (non-repudiation).</p>
126
127 </div><div class="top"><a href="#page-header"><img alt="top" src="../images/up.gif" /></a></div><div class="section"><h2><a name="certificates" id="certificates">Certificates</a></h2>
128
129 <p>Although Alice could have sent a private message to the bank, signed
130 it, and ensured the integrity of the message, she still needs to be sure
131 that she is really communicating with the bank. This means that she needs
132 to be sure that the public key she is using corresponds to the bank's
133 private key. Similarly, the bank also needs to verify that the message
134 signature really corresponds to Alice's signature.</p>
135
136 <p>If each party has a certificate which validates the other's identity,
137 confirms the public key, and is signed by a trusted agency, then they both
138 will be assured that they are communicating with whom they think they are.
139 Such a trusted agency is called a <em>Certificate Authority</em>, and
140 certificates are used for authentication.</p>
141
142 <h3><a name="certificatecontents" id="certificatecontents">Certificate Contents</a></h3>
143
144     <p>A certificate associates a public key with the real identity of
145     an individual, server, or other entity, known as the subject. As
146     shown in <a href="#table1">Table 1</a>, information about the subject
147     includes identifying information (the distinguished name), and the
148     public key. It also includes the identification and signature of the
149     Certificate Authority that issued the certificate, and the period of
150     time during which the certificate is valid. It may have additional
151     information (or extensions) as well as administrative information
152     for the Certificate Authority's use, such as a serial number.</p>
153
154     <h4><a name="table1" id="table1">Table 1: Certificate Information</a></h4>
155     
156     <table>
157     <tr><th>Subject</th>
158         <td>Distinguished Name, Public Key</td></tr>
159     <tr><th>Issuer</th>
160         <td>Distinguished Name, Signature</td></tr>
161     <tr><th>Period of Validity</th>
162         <td>Not Before Date, Not After Date</td></tr>
163     <tr><th>Administrative Information</th>
164         <td>Version, Serial Number</td></tr>
165     <tr><th>Extended Information</th>
166         <td>Basic Contraints, Netscape Flags, etc.</td></tr>
167     </table>
168     
169
170     <p>A distinguished name is used to provide an identity in a specific
171     context -- for instance, an individual might have a personal
172     certificate as well as one for their identity as an employee.
173     Distinguished names are defined by the X.509 standard [<a href="#X509">X509</a>], which defines the fields, field names, and
174     abbreviations used to refer to the fields (see <a href="#table2">Table
175     2</a>).</p>
176
177     <h4><a name="table2" id="table2">Table 2: Distinguished Name Information</a></h4>
178     
179     <table class="bordered">
180     <tr><th>DN Field</th>
181         <th>Abbrev.</th>
182         <th>Description</th>
183         <th>Example</th></tr>
184     <tr><td>Common Name</td>
185         <td>CN</td>
186         <td>Name being certified</td>
187         <td>CN=Joe Average</td></tr>
188     <tr><td>Organization or Company</td>
189         <td>O</td>
190         <td>Name is associated with this<br />organization</td>
191         <td>O=Snake Oil, Ltd.</td></tr>
192     <tr><td>Organizational Unit</td>
193         <td>OU</td>
194         <td>Name is associated with this <br />organization unit, such
195         as a department</td>
196         <td>OU=Research Institute</td></tr>
197     <tr><td>City/Locality</td>
198         <td>L</td>
199         <td>Name is located in this City</td>
200         <td>L=Snake City</td></tr>
201     <tr><td>State/Province</td>
202         <td>ST</td>
203         <td>Name is located in this State/Province</td>
204         <td>ST=Desert</td></tr>
205     <tr><td>Country</td>
206         <td>C</td>
207         <td>Name is located in this Country (ISO code)</td>
208         <td>C=XZ</td></tr>
209     </table>
210     
211
212     <p>A Certificate Authority may define a policy specifying which
213     distinguished field names are optional, and which are required. It
214     may also place requirements upon the field contents, as may users of
215     certificates. As an example, a Netscape browser requires that the
216     Common Name for a certificate representing a server has a name which
217     matches a wildcard pattern for the domain name of that server, such
218     as <code>*.snakeoil.com</code>.</p>
219
220     <p>The binary format of a certificate is defined using the ASN.1
221     notation [<a href="#X208">X208</a>] [<a href="#PKCS">PKCS</a>]. This
222     notation defines how to specify the contents, and encoding rules
223     define how this information is translated into binary form. The binary
224     encoding of the certificate is defined using Distinguished Encoding
225     Rules (DER), which are based on the more general Basic Encoding Rules
226     (BER). For those transmissions which cannot handle binary, the binary
227     form may be translated into an ASCII form by using Base64 encoding
228     [<a href="#MIME">MIME</a>]. This encoded version is called PEM encoded
229     (the name comes from "Privacy Enhanced Mail"), when placed between
230     begin and end delimiter lines as illustrated in the following
231     example.</p>
232
233     <div class="example"><h3>Example of a PEM-encoded certificate (snakeoil.crt)</h3><pre>-----BEGIN CERTIFICATE-----
234 MIIC7jCCAlegAwIBAgIBATANBgkqhkiG9w0BAQQFADCBqTELMAkGA1UEBhMCWFkx
235 FTATBgNVBAgTDFNuYWtlIERlc2VydDETMBEGA1UEBxMKU25ha2UgVG93bjEXMBUG
236 A1UEChMOU25ha2UgT2lsLCBMdGQxHjAcBgNVBAsTFUNlcnRpZmljYXRlIEF1dGhv
237 cml0eTEVMBMGA1UEAxMMU25ha2UgT2lsIENBMR4wHAYJKoZIhvcNAQkBFg9jYUBz
238 bmFrZW9pbC5kb20wHhcNOTgxMDIxMDg1ODM2WhcNOTkxMDIxMDg1ODM2WjCBpzEL
239 MAkGA1UEBhMCWFkxFTATBgNVBAgTDFNuYWtlIERlc2VydDETMBEGA1UEBxMKU25h
240 a2UgVG93bjEXMBUGA1UEChMOU25ha2UgT2lsLCBMdGQxFzAVBgNVBAsTDldlYnNl
241 cnZlciBUZWFtMRkwFwYDVQQDExB3d3cuc25ha2VvaWwuZG9tMR8wHQYJKoZIhvcN
242 AQkBFhB3d3dAc25ha2VvaWwuZG9tMIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKB
243 gQDH9Ge/s2zcH+da+rPTx/DPRp3xGjHZ4GG6pCmvADIEtBtKBFAcZ64n+Dy7Np8b
244 vKR+yy5DGQiijsH1D/j8HlGE+q4TZ8OFk7BNBFazHxFbYI4OKMiCxdKzdif1yfaa
245 lWoANFlAzlSdbxeGVHoT0K+gT5w3UxwZKv2DLbCTzLZyPwIDAQABoyYwJDAPBgNV
246 HRMECDAGAQH/AgEAMBEGCWCGSAGG+EIBAQQEAwIAQDANBgkqhkiG9w0BAQQFAAOB
247 gQAZUIHAL4D09oE6Lv2k56Gp38OBDuILvwLg1v1KL8mQR+KFjghCrtpqaztZqcDt
248 2q2QoyulCgSzHbEGmi0EsdkPfg6mp0penssIFePYNI+/8u9HT4LuKMJX15hxBam7
249 dUHzICxBVC1lnHyYGjDuAMhe396lYAn8bCld1/L4NMGBCQ==
250 -----END CERTIFICATE-----</pre></div>
251
252
253 <h3><a name="certificateauthorities" id="certificateauthorities">Certificate Authorities</a></h3>
254
255     <p>By first verifying the information in a certificate request
256     before granting the certificate, the Certificate Authority assures
257     the identity of the private key owner of a key-pair. For instance,
258     if Alice requests a personal certificate, the Certificate Authority
259     must first make sure that Alice really is the person the certificate
260     request claims.</p>
261
262     <h4><a name="certificatechains" id="certificatechains">Certificate Chains</a></h4>
263     
264         <p>A Certificate Authority may also issue a certificate for
265         another Certificate Authority. When examining a certificate,
266         Alice may need to examine the certificate of the issuer, for each
267         parent Certificate Authority, until reaching one which she has
268         confidence in. She may decide to trust only certificates with a
269         limited chain of issuers, to reduce her risk of a "bad" certificate
270         in the chain.</p>
271     
272
273     <h4><a name="rootlevelca" id="rootlevelca">Creating a Root-Level CA</a></h4>
274     
275         <p>As noted earlier, each certificate requires an issuer to assert
276         the validity of the identity of the certificate subject, up to
277         the top-level Certificate Authority (CA). This presents a problem:
278         Since this is who vouches for the certificate of the top-level
279         authority, which has no issuer? In this unique case, the
280         certificate is "self-signed", so the issuer of the certificate is
281         the same as the subject. As a result, one must exercise extra care
282         in trusting a self-signed certificate. The wide publication of a
283         public key by the root authority reduces the risk in trusting this
284         key -- it would be obvious if someone else publicized a key
285         claiming to be the authority. Browsers are preconfigured to trust
286         well-known certificate authorities.</p>
287
288         <p>A number of companies, such as <a href="http://www.thawte.com/">Thawte</a> and <a href="http://www.verisign.com/">VeriSign</a>
289         have established themselves as Certificate Authorities. These
290         companies provide the following services:</p>
291
292         <ul>
293         <li>Verifying certificate requests</li>
294         <li>Processing certificate requests</li>
295         <li>Issuing and managing certificates</li>
296         </ul>
297
298         <p>It is also possible to create your own Certificate Authority.
299         Although risky in the Internet environment, it may be useful
300         within an Intranet where the organization can easily verify the
301         identities of individuals and servers.</p>
302     
303
304     <h4><a name="certificatemanagement" id="certificatemanagement">Certificate Management</a></h4>
305     
306         <p>Establishing a Certificate Authority is a responsibility which
307         requires a solid administrative, technical, and management
308         framework. Certificate Authorities not only issue certificates,
309         they also manage them -- that is, they determine how long
310         certificates are valid, they renew them, and they keep lists of
311         certificates that have already been issued but are no longer valid
312         (Certificate Revocation Lists, or CRLs). Say Alice is entitled to
313         a certificate as an employee of a company. Say too, that the
314         certificate needs to be revoked when Alice leaves the company. Since
315         certificates are objects that get passed around, it is impossible
316         to tell from the certificate alone that it has been revoked. When
317         examining certificates for validity, therefore, it is necessary to
318         contact the issuing Certificate Authority to check CRLs -- this
319         is not usually an automated part of the process.</p>
320
321         <div class="note"><h3>Note</h3>
322         <p>If you use a Certificate Authority that is not configured into
323         browsers by default, it is necessary to load the Certificate
324         Authority certificate into the browser, enabling the browser to
325         validate server certificates signed by that Certificate Authority.
326         Doing so may be dangerous, since once loaded, the browser will
327         accept all certificates signed by that Certificate Authority.</p>
328         </div>
329     
330
331
332 </div><div class="top"><a href="#page-header"><img alt="top" src="../images/up.gif" /></a></div><div class="section"><h2><a name="ssl" id="ssl">Secure Sockets Layer (SSL)</a></h2>
333
334 <p>The Secure Sockets Layer protocol is a protocol layer which may be
335 placed between a reliable connection-oriented network layer protocol
336 (e.g. TCP/IP) and the application protocol layer (e.g. HTTP). SSL provides
337 for secure communication between client and server by allowing mutual
338 authentication, the use of digital signatures for integrity, and encryption
339 for privacy.</p>
340
341 <p>The protocol is designed to support a range of choices for specific
342 algorithms used for cryptography, digests, and signatures. This allows
343 algorithm selection for specific servers to be made based on legal, export
344 or other concerns, and also enables the protocol to take advantage of new
345 algorithms. Choices are negotiated between client and server at the start
346 of establishing a protocol session.</p>
347
348 <h3><a name="table4" id="table4">Table 4: Versions of the SSL protocol</a></h3>
349
350     <table class="bordered">
351     <tr><th>Version</th>
352         <th>Source</th>
353         <th>Description</th>
354         <th>Browser Support</th></tr>
355     <tr><td>SSL v2.0</td>
356         <td>Vendor Standard (from Netscape Corp.) [<a href="#SSL2">SSL2</a>]</td>
357         <td>First SSL protocol for which implementations exists</td>
358         <td>- NS Navigator 1.x/2.x<br />
359         - MS IE 3.x<br />
360         - Lynx/2.8+OpenSSL</td></tr>
361     <tr><td>SSL v3.0</td>
362         <td>Expired Internet Draft (from Netscape Corp.) [<a href="#SSL3">SSL3</a>]</td>
363         <td>Revisions to prevent specific security attacks, add non-RSA
364         ciphers, and support for certificate chains</td>
365         <td>- NS Navigator 2.x/3.x/4.x<br />
366         - MS IE 3.x/4.x<br />
367         - Lynx/2.8+OpenSSL</td></tr>
368     <tr><td>TLS v1.0</td>
369         <td>Proposed Internet Standard (from IETF) [<a href="#TLS1">TLS1</a>]</td>
370         <td>Revision of SSL 3.0 to update the MAC layer to HMAC, add block
371         padding for block ciphers, message order standardization and more
372         alert messages.</td>
373         <td>- Lynx/2.8+OpenSSL</td></tr>
374     </table>
375
376
377 <p>There are a number of versions of the SSL protocol, as shown in 
378 <a href="#table4">Table 4</a>. As noted there, one of the benefits in
379 SSL 3.0 is that it adds support of certificate chain loading. This feature
380 allows a server to pass a server certificate along with issuer certificates
381 to the browser. Chain loading also permits the browser to validate the
382 server certificate, even if Certificate Authority certificates are not
383 installed for the intermediate issuers, since they are included in the
384 certificate chain. SSL 3.0 is the basis for the Transport Layer Security 
385 [<a href="#TLS1">TLS</a>] protocol standard, currently in development by
386 the Internet Engineering Task Force (IETF).</p>
387
388 <h3><a name="session" id="session">Session Establishment</a></h3>
389
390     <p>The SSL session is established by following a handshake sequence
391     between client and server, as shown in <a href="#figure1">Figure 1</a>. This sequence may vary, depending on whether the server
392     is configured to provide a server certificate or request a client
393     certificate. Though cases exist where additional handshake steps
394     are required for management of cipher information, this article
395     summarizes one common scenario: see the SSL specification for the full
396     range of possibilities.</p>
397
398     <div class="note"><h3>Note</h3>
399     <p>Once an SSL session has been established it may be reused, thus
400     avoiding the performance penalty of repeating the many steps needed
401     to start a session. For this the server assigns each SSL session a
402     unique session identifier which is cached in the server and which the
403     client can use on forthcoming connections to reduce the handshake
404     (until the session identifer expires in the cache of the server).</p>
405     </div>
406
407     <p class="figure">
408     <img src="ssl_intro_fig1.gif" alt="" width="423" height="327" /><br />
409     <a id="figure1" name="figure1"><dfn>Figure 1</dfn></a>: Simplified SSL
410     Handshake Sequence</p>
411
412     <p>The elements of the handshake sequence, as used by the client and
413     server, are listed below:</p>
414
415     <ol>
416     <li>Negotiate the Cipher Suite to be used during data transfer</li>
417     <li>Establish and share a session key between client and server</li>
418     <li>Optionally authenticate the server to the client</li>
419     <li>Optionally authenticate the client to the server</li>
420     </ol>
421
422     <p>The first step, Cipher Suite Negotiation, allows the client and
423     server to choose a Cipher Suite supportable by both of them. The SSL3.0
424     protocol specification defines 31 Cipher Suites. A Cipher Suite is
425     defined by the following components:</p>
426
427     <ul>
428     <li>Key Exchange Method</li>
429     <li>Cipher for Data Transfer</li>
430     <li>Message Digest for creating the Message Authentication Code (MAC)</li>
431     </ul>
432
433     <p>These three elements are described in the sections that follow.</p>
434
435
436 <h3><a name="keyexchange" id="keyexchange">Key Exchange Method</a></h3>
437
438     <p>The key exchange method defines how the shared secret symmetric
439     cryptography key used for application data transfer will be agreed
440     upon by client and server. SSL 2.0 uses RSA key exchange only, while
441     SSL 3.0 supports a choice of key exchange algorithms including the
442     RSA key exchange when certificates are used, and Diffie-Hellman key
443     exchange for exchanging keys without certificates and without prior
444     communication between client and server.</p>
445
446     <p>One variable in the choice of key exchange methods is digital
447     signatures -- whether or not to use them, and if so, what kind of
448     signatures to use. Signing with a private key provides assurance
449     against a man-in-the-middle-attack during the information exchange
450     used in generating the shared key [<a href="#AC96">AC96</a>, p516].</p>
451
452
453 <h3><a name="ciphertransfer" id="ciphertransfer">Cipher for Data Transfer</a></h3>
454
455     <p>SSL uses the conventional cryptography algorithm (symmetric
456     cryptography) described earlier for encrypting messages in a session.
457     There are nine choices, including the choice to perform no
458     encryption:</p>
459
460     <ul>
461     <li>No encryption</li>
462     <li>Stream Ciphers
463         <ul>
464         <li>RC4 with 40-bit keys</li>
465         <li>RC4 with 128-bit keys</li>
466         </ul></li>
467     <li>CBC Block Ciphers
468         <ul><li>RC2 with 40 bit key</li>
469         <li>DES with 40 bit key</li>
470         <li>DES with 56 bit key</li>
471         <li>Triple-DES with 168 bit key</li>
472         <li>Idea (128 bit key)</li>
473         <li>Fortezza (96 bit key)</li>
474         </ul></li>
475     </ul>
476
477     <p>Here "CBC" refers to Cipher Block Chaining, which means that a
478     portion of the previously encrypted cipher text is used in the
479     encryption of the current block. "DES" refers to the Data Encryption
480     Standard [<a href="#AC96">AC96</a>, ch12], which has a number of
481     variants (including DES40 and 3DES_EDE). "Idea" is one of the best
482     and cryptographically strongest available algorithms, and "RC2" is
483     a proprietary algorithm from RSA DSI [<a href="#AC96">AC96</a>,
484     ch13].</p>
485
486
487 <h3><a name="digestfuntion" id="digestfuntion">Digest Function</a></h3>
488
489     <p>The choice of digest function determines how a digest is created
490     from a record unit. SSL supports the following:</p>
491
492     <ul>
493     <li>No digest (Null choice)</li>
494     <li>MD5, a 128-bit hash</li>
495     <li>Secure Hash Algorithm (SHA-1), a 160-bit hash</li>
496     </ul>
497
498     <p>The message digest is used to create a Message Authentication Code
499     (MAC) which is encrypted with the message to provide integrity and to
500     prevent against replay attacks.</p>
501
502
503 <h3><a name="handshake" id="handshake">Handshake Sequence Protocol</a></h3>
504
505     <p>The handshake sequence uses three protocols:</p>
506
507     <ul>
508     <li>The <dfn>SSL Handshake Protocol</dfn>
509     for performing the client and server SSL session establishment.</li>
510     <li>The <dfn>SSL Change Cipher Spec Protocol</dfn> for actually
511     establishing agreement on the Cipher Suite for the session.</li>
512     <li>The <dfn>SSL Alert Protocol</dfn> for conveying SSL error
513     messages between client and server.</li>
514     </ul>
515
516     <p>These protocols, as well as application protocol data, are
517     encapsulated in the <dfn>SSL Record Protocol</dfn>, as shown in
518     <a href="#figure2">Figure 2</a>. An encapsulated protocol is
519     transferred as data by the lower layer protocol, which does not
520     examine the data. The encapsulated protocol has no knowledge of the
521     underlying protocol.</p>
522
523     <p class="figure">
524     <img src="ssl_intro_fig2.gif" alt="" width="428" height="217" /><br />
525     <a id="figure2" name="figure2"><dfn>Figure 2</dfn></a>: SSL Protocol Stack
526     </p>
527
528     <p>The encapsulation of SSL control protocols by the record protocol
529     means that if an active session is renegotiated the control protocols
530     will be transmitted securely. If there were no session before, then
531     the Null cipher suite is used, which means there is no encryption and
532     messages have no integrity digests until the session has been
533     established.</p>
534
535
536 <h3><a name="datatransfer" id="datatransfer">Data Transfer</a></h3>
537
538     <p>The SSL Record Protocol, shown in <a href="#figure3">Figure 3</a>,
539     is used to transfer application and SSL Control data between the
540     client and server, possibly fragmenting this data into smaller units,
541     or combining multiple higher level protocol data messages into single
542     units. It may compress, attach digest signatures, and encrypt these
543     units before transmitting them using the underlying reliable transport
544     protocol (Note: currently all major SSL implementations lack support
545     for compression).</p>
546
547     <p class="figure">
548     <img src="ssl_intro_fig3.gif" alt="" width="423" height="323" /><br />
549     <a id="figure3" name="figure3"><dfn>Figure 3</dfn></a>: SSL Record Protocol
550     </p>
551
552
553 <h3><a name="securehttp" id="securehttp">Securing HTTP Communication</a></h3>
554
555     <p>One common use of SSL is to secure Web HTTP communication between
556     a browser and a webserver. This case does not preclude the use of
557     non-secured HTTP. The secure version is mainly plain HTTP over SSL
558     (named HTTPS), but with one major difference: it uses the URL scheme
559     <code>https</code> rather than <code>http</code> and a different
560     server port (by default 443). This mainly is what <code class="module"><a href="../mod/mod_ssl.html">mod_ssl</a></code> provides to you for the Apache webserver...</p>
561
562 </div><div class="top"><a href="#page-header"><img alt="top" src="../images/up.gif" /></a></div><div class="section"><h2><a name="references" id="references">References</a></h2>
563
564 <dl>
565 <dt><a id="AC96" name="AC96">[AC96]</a></dt>
566 <dd>Bruce Schneier, <q>Applied Cryptography</q>, 2nd Edition, Wiley,
567 1996. See <a href="http://www.counterpane.com/">http://www.counterpane.com/</a> for various other materials by Bruce
568 Schneier.</dd>
569
570 <dt><a id="X208" name="X208">[X208]</a></dt>
571 <dd>ITU-T Recommendation X.208, <q>Specification of Abstract Syntax Notation
572 One (ASN.1)</q>, 1988. See for instance <a href="http://www.itu.int/rec/recommendation.asp?type=items&amp;lang=e&amp;parent=T-REC-X.208-198811-I">http://www.itu.int/rec/recommendation.asp?type=items&amp;lang=e&amp;parent=T-REC-X.208-198811-I</a>.
573 </dd>
574
575 <dt><a id="X509" name="X509">[X509]</a></dt>
576 <dd>ITU-T Recommendation X.509, <q>The Directory - Authentication
577 Framework</q>. See for instance <a href="http://www.itu.int/rec/recommendation.asp?type=folders&amp;lang=e&amp;parent=T-REC-X.509">http://www.itu.int/rec/recommendation.asp?type=folders&amp;lang=e&amp;parent=T-REC-X.509</a>.
578 </dd>
579
580 <dt><a id="PKCS" name="PKCS">[PKCS]</a></dt>
581 <dd><q>Public Key Cryptography Standards (PKCS)</q>, 
582 RSA Laboratories Technical Notes, See <a href="http://www.rsasecurity.com/rsalabs/pkcs/">http://www.rsasecurity.com/rsalabs/pkcs/</a>.</dd>
583
584 <dt><a id="MIME" name="MIME">[MIME]</a></dt>
585 <dd>N. Freed, N. Borenstein, <q>Multipurpose Internet Mail Extensions
586 (MIME) Part One: Format of Internet Message Bodies</q>, RFC2045.
587 See for instance <a href="http://ietf.org/rfc/rfc2045.txt">http://ietf.org/rfc/rfc2045.txt</a>.</dd>
588
589 <dt><a id="SSL2" name="SSL2">[SSL2]</a></dt>
590 <dd>Kipp E.B. Hickman, <q>The SSL Protocol</q>, 1995. See <a href="http://www.netscape.com/eng/security/SSL_2.html">http://www.netscape.com/eng/security/SSL_2.html</a>.</dd>
591
592 <dt><a id="SSL3" name="SSL3">[SSL3]</a></dt>
593 <dd>Alan O. Freier, Philip Karlton, Paul C. Kocher, <q>The SSL Protocol
594 Version 3.0</q>, 1996. See <a href="http://www.netscape.com/eng/ssl3/draft302.txt">http://www.netscape.com/eng/ssl3/draft302.txt</a>.</dd>
595
596 <dt><a id="TLS1" name="TLS1">[TLS1]</a></dt>
597 <dd>Tim Dierks, Christopher Allen, <q>The TLS Protocol Version 1.0</q>,
598 1999. See <a href="http://ietf.org/rfc/rfc2246.txt">http://ietf.org/rfc/rfc2246.txt</a>.</dd>
599 </dl>
600 </div></div><div id="footer"><p class="apache">Maintained by the <a href="http://httpd.apache.org/docs-project/">Apache HTTP Server Documentation Project</a></p><p class="menu"><a href="../mod/">Modules</a> | <a href="../mod/directives.html">Directives</a> | <a href="../faq/">FAQ</a> | <a href="../glossary.html">Glossary</a> | <a href="../sitemap.html">Sitemap</a></p></div></body></html>