[新文导读] IM聊天系统安全手段之通信连接层加密技术
本文由融云技术团队分享，原题“互联网通信安全之端到端加密技术”，内容有修订和改动。
一、引言
随着移动互联网的普及，IM即时通讯类应用几乎替代了传统运营商的电话、短信等功能。得益于即时通讯技术的实时性优势，使得人与人之间的沟通和交流突破了空间、时间等等限制，让信息的传递变的无处不在。
但互联网为我们的生活带来极大便利的同时，用户的隐私和通信安全问题也随之而来。
对于IM应用开发者来说，信息沟通的开放性也意味着风险性，用户与网络和移动设备的高度依赖，也为不法之徒提供了可乘之机。因此，提升即时通讯应用的安全性尤其重要。
本篇文章将围绕IM通信连接层的安全问题及实现方案，聚焦IM网络“链路安全”，希望能带给你启发。
二、技术看点
1）引言
2）系列文章
3）即时通讯面临的安全问题
4）常用的互联网攻击手段
5）密码学在即时通讯系统中的应用
5.1 基本常识
5.2 在即时通讯中的应用
6）通信连接层的会话加密
7）基于SSL/TLS的通信连接层如何实现会话的快速恢复
7.1 概述
7.2 基于Session ID的SSL/TLS长连接会话恢复
7.3 基于SessionTicket的SSL/TLS长连接会话恢复
8）本文小结
9）参考资料
三、即时通讯面临的安全问题
1）窃取内容：如果在整个即时通讯的通信过程中，其数据内容是未加密或弱加密的，那么其信息被截获后就可以直接被读取出来。
那么，这就会导致用户数据（包括个人隐私ovtr据）的泄露，甚至可能危害用户的财产安全（比如微信这类IM中，红包、钱包都会涉及财产安全）。如果在办公场景下，被窃取的还可能是公司商业机密，那势必将会造成更大的经济损失。
2）篡改内容：如果通信内容被截获后，对其进行修改再发送，会破坏信息的正确性和完整性（此消息已非彼消息）。
3）伪造内容：如果用户通信凭证（比如token）被窃取或在通信过程中穿插其他信息，就可能为冒用用户身份骗取与之通信者的信任创造可能，埋下更大的安全隐患。
4）传播不法内容：基于即时通讯系统的消息推送能力，不法分子除了可能传播涉黄、涉赌、暴恐或危害国家安全的信息外，还可能传播计算机木马病毒等，可能带来的危害范围将进一步扩大。
四、常用的互联网攻击手段
网络通信过程中常见的攻击手段：
1）移植木马：过在终端移植木马，截获或篡改信息。
2）伪造应用：通过伪造 APP 或在 APP 中添加后门等方式，使终端用户误以为是正常应用进行使用，从而达到其不法目的。
3）网络抓包：通过在网络设备上进行抓包，获取用户通信内容。
4）中间人攻击：通过劫持 DNS 等手段，使用户通信连接经过攻击者的设备，从而达到窃取、篡改等目的。
5）漏洞挖掘：服务端或终端除了自有的程序以外还包含了各种三方组件或中间件，通过挖掘其上的漏洞，达到不法目的。
从上图和手段可知，聊天信息从应用经过网络到达服务端，这期间的任何一个环节都有可能被人利用。所以，在“危机四伏”的互联网络通信中，“安全”必须重视。
五、密码学在即时通讯系统中的应用
5.1基本常识
针对前述的安全问题和攻击手段，将密码学应用在即时通讯系统连接上，对通信数据进行加密就变得尤为重要。
密码学解决信息安全的三要素（CIA）即：
1）机密性（Confidentiality）：保证信息不泄露给未经授权的用户；
2）完整性（Integrity）：保证信息从真实的发信者传送到真实的收信者手中，传送过程中没有被非法用户添加、删除、替换等；
3）可用性（Availability）：保证授权用户能对数据进行及时可靠的访问。
以上表述，好像有点绕口，我们换个通俗一点的表述。。。
密码学在网络通信中的三大作用就是：
1）加密：防止坏人获取你的数据；
2）认证：防止坏人修改了你的数据而你却并没有发现；
3）鉴权：防止坏人假冒你的身份。
除 CIA 外，还有一些属性也是要求达到的，如可控性（Controllability）和不可否认性（Non-Repudiation）。
5.2在即时通讯中的应用
作为即时通讯中的关键组成，IM即时通讯系统为了实现消息的快速、实时送达，一般需要客户端与服务器端建立一条socket长连接，用以快速地将消息送达到客户端。
通常即时通讯客户端会以 TCP 或 UDP 的方式与服务器建立连接，同时某些场景下也会使用 HTTP 的方式从服务器获取或提交一些信息。
整个过程中所有的数据都需进行加密处理，简单的数据加密和解密过程可以归纳为：发送方输入明文 -> 加密 -> 生成密文 -> 传输密文 -> 接收方解密 -> 得到明文。
这其中，会涉及：
1）对称加密算法（详见《对称加密技术在Android平台上的应用实践》）
2）非对称加密算法（详见《非对称加密技术的原理与应用实践》）；
3）信息摘要算法（详见《常用加解密算法与通讯安全讲解》）。
这其中，我国也有一套自有的密码算法（国密算法）：国密算法，即国家商用密码算法，是由国家密码管理局认定和公布的密码算法标准及其应用规范，其中部分密码算法已经成为国际标准。如 SM 商用系列密码：对称加密算法 SM4、非对称加密算法 SM2、信息摘要算法 SM3。
六、参考资料
[1] TCP/IP详解 - 第11章·UDP：用户数据报协议
http://docs.52im.net/extend/docs/book/tcpip/vol1/11/
[2] TCP/IP详解 - 第17章·TCP：传输控制协议
http://docs.52im.net/extend/docs/book/tcpip/vol1/17/
[3] 网络编程懒人入门(三)：快速理解TCP协议一篇就够
http://www.52im.net/thread-1107-1-1.html
[4] 网络编程懒人入门(四)：快速理解TCP和UDP的差异
http://www.52im.net/thread-1160-1-1.html
[5] 零基础IM开发入门(二)：什么是IM系统的实时性？
http://www.52im.net/thread-3143-1-1.html
[6] 对称加密技术在Android平台上的应用实践
http://www.52im.net/thread-642-1-1.html
[7] 非对称加密技术的原理与应用实践
http://www.52im.net/thread-653-1-1.html
[8] 常用加解密算法与通讯安全讲解
http://www.52im.net/thread-219-1-1.html
[9] 微信新一代通信安全解决方案：基于TLS1.3的MMTLS详解
http://www.52im.net/thread-310-1-1.html
[10] 为什么要用HTTPS？深入浅出，探密短连接的安全性
http://www.52im.net/thread-3897-1-1.html
[11] 探讨组合加密算法在IM中的应用
http://www.52im.net/thread-217-1-1.html
七、全文链接
即时通讯网(52im.net)社区链接：http://www.52im.net/thread-4015-1-1.html，或点击下文的“阅读原文”！