无线CAPWAP隧道加密方式

DTLS主要特性概述和实现分析

背景

    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。 

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 。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变体更费劲。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。 

    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，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。总共添加了7000行代码，其中的60%从OpenSSL复制和粘贴。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。 

DTLS实现可靠传输方法

为了支持消息丢失，重传，分片，DTLS修改了TLS1.1握手报头： 

struct { 

        HandshakeType msg_type; 

        uint24 length; 

        uint16 message_seq;                               // New field 

        uint24 fragment_offset;                          // New field 

        uint24 fragment_length;                          // New field 

        select (HandshakeType) { 

      case hello_request: HelloRequest; 

      case client_hello:  ClientHello; 

      case hello_verify_request: HelloVerifyRequest;     // New type 

      case server_hello:  ServerHello; 

      case certificate:Certificate; 

      case server_key_exchange: ServerKeyExchange; 

      case certificate_request: CertificateRequest; 

      case server_hello_done:ServerHelloDone; 

      case certificate_verify:  CertificateVerify; 

      case client_key_exchange: ClientKeyExchange; 

      case finished:Finished; 

       } body; 

      } Handshake; 

    每次握手中传输的第一条信息中，message_seq总是为0。每产生一个新消息时，message_seq值按1递增。当重传一条信息时，使用相同的message_seq值。即，由message_seq保证传输可靠性。

在CAPWAP隧道中DTLS应用

在UDP和Capwap隧道之间加入了DTLS的包头，在报文末尾加入DTLS报尾；