TLS の RPC を読むために

TLS 1.3 RFC 8446

目的

実際に実装することで TLS をざっくり知る。

参考に使えるやつ

The Illustrated TLS 1.3 Connection

実装

Rustls はもちろん使用しない。

  • 非同期ランタイムは tokio を使用する
  • 暗号のライブラリを使用するRust Crypto
  • その他できるだけライブラリは使う

tls は主に二つにの主要コンポーネントで構成されている。

  • 通信相手を認証し、暗号化モードとパラメーターをネゴシエートし、共有キー情報を確立するハンドシェイクプロトコル（セクション 4）。 ハンドシェイクプロトコルは、改ざんに耐えるように設計されています。 アクティブな攻撃者は、接続が攻撃を受けていない場合にピアとは異なるパラメータをネゴシエートさせることはできません。
  • ハンドシェイクプロトコルによって確立されたパラメータを使用して、通信するピア間のトラフィックを保護するレコードプロトコル（セクション 5）。 レコードプロトコルは、トラフィックを一連のレコードに分割します。各レコードは、トラフィックキーを使用して個別に保護されます。

DH 鍵共有を使って公開鍵方式を用いて通信し共有鍵を共有する。

  • とりあえずミニマムで実装パターン。
  • 全体像何をしているのか。

TLS 1.3 　シーケンス図

用語

  • ClientHello: クライアントからサーバーへの最初のメッセージ。サポートするバージョン、暗号スイート、キーシェア、PSK、拡張などの情報を含む。
  • ServerHello: サーバーからクライアントへの応答メッセージ。選択したバージョン、暗号スイート、キーシェア、PSK、拡張などの情報を含む。
  • EncryptedExtensions: サーバーからクライアントへの暗号化された拡張情報を含むメッセージ。
  • CertificateRequest: サーバーからクライアントへの証明書要求メッセージ。オプションであり、クライアント認証が必要な場合に送信される。
  • Certificate: サーバーからクライアントへの証明書を含むメッセージ。サーバー証明書を含む。
  • CertificateVerify: デジタル署名を含むメッセージ。証明書が正当であることを証明するために送信される。
  • Finished: ハンドシェイクが完了したことを示すメッセージ。Verify Data を含む。
  • Application Data: クライアントとサーバー間で交換される暗号化されたアプリケーションデータ。
  • PSK (Pre-Shared Key): 事前に共有された秘密鍵。通信相手との間で共有され、通信の安全性を確保するために使用される。
  • Key Share: クライアントとサーバー間で共有される鍵交換の情報。
  • Signature Algorithms: サーバーがサポートする署名アルゴリズムのリスト。
  • Pre-Shared Key: クライアントとサーバー間で事前に共有された秘密鍵。
  • Extensions: クライアントとサーバー間で交換される追加の情報。

いざ実装

echo server 作ろう

そしたらやり取りができる！

tokio io をうまくやるための非同期ランタイムだから当然ネットワークの IO もやれるはず！

ってことで TCP Echo を作ってみよう

Server https://docs.rs/tokio/1.32.0/tokio/index.html#examples

Client https://docs.rs/tokio/1.32.0/tokio/net/struct.TcpStream.html#examples

example を参考にして、サーバーとクライアント、やりとりができるものを最小で作ろう

cargo run -p server --bin chapter2_echo
cargo run -p client --bin chapter2_echo

コミット

println!で標準出力にログを仕込み以下を実行する

cargo run -p server --bin chapter2_echo
cargo run -p client --bin chapter2_echo

以下のようなログが表示される

$ cargo run -p server --bin chapter2_echo
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.01s
     Running `target/debug/chapter2_echo`
received message: hello world!

$ cargo run -p client --bin chapter2_echo
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.02s
     Running `target/debug/chapter2_echo`
received message: hello world!