轻量级加密密钥交换协议

Question

我有一个嵌入式系统通过HTTP将数据发布到JSON REST服务。我目前正在使用HMAC-SHA1进行身份验证，就像Amazon AWS一样。

我现在正在探索加密传输中数据的选项。 HTTPS似乎是逻辑选择，因为服务器端需要很少改变。但是，my microcontroller具有相对较小的闪存（256KB）和RAM（96KB），我能找到的唯一HTTPS客户端是商业产品。微控制器使用内置的“AES加密查找表”使加密更简单，但我猜我需要一种安全的方式来交换密钥。

我看过SSL，看起来很复杂。还有其他更轻松的选择吗？

Answer 1

SSL的大多数复杂性来自高模块性。客户端可以支持几个“密码套件”，服务器选择一个。数据可以被压缩。客户端可以通过呈现其自己的证书并使用相应的私钥来验证自身。服务器公钥作为X.509证书发送，X.509证书验证很复杂。

您可以通过硬编码客户端选项来大幅简化SSL。例如，您决定只支持一个密码套件，例如TLS_RSA_WITH_AES_128_CBC_SHA256。没有压缩。您可以在客户端硬编码服务器公钥，只需忽略服务器发送的证书。如果可能，使用TLS 1.2，这需要使用单个散列函数（SHA-256）而不是两个（MD5和SHA-1）用于以前的协议版本（TLS是SSL的标准名称; TLS 1.0是SSL 3.1）。

我（专业地）实现了支持AES和3DES的TLS客户端，并执行基本的X.509验证（仅限RSA签名）。完整的代码适用于21 KB的ROM（对于ARM处理器，使用拇指指令编译的C代码），并且只需要19 KB的RAM，其中16 Kbytes用于输入缓冲区（输入记录的最大大小）假设没有压缩，SSL约为16千字节）。所以SSL 可以小到足够微控制器。

通过先验选择客户端选择的参数简化SSL后，您将获得一个尽可能轻量级的协议：剩余的复杂性是固有的。如果你试图让事情变得更简单，那么你最终会得到一些更弱的东西。

对于现有的实现，至少PolarSSL针对嵌入式设备，并且在开源许可证（GPLv2）下可用。我不知道它有多小可以收缩。还有CyaSSL，也可以根据GPLv2条款获得，并声称可编译为30 KB的代码占用空间（具有最少的选项）。

Answer 2

SSL使用Diffie-Hellman（DH）进行密钥交换。我认为你可以在你的代码中相对容易地实现它（DH）。您需要考虑的唯一问题是DH本身并不反对中间人（MITM）攻击。有几种方法可以解决这个问题。维基百科的文章提到了它们，所以你有一些东西可以开始。