1. DTLS(Datagram Transport Layer Security)

1.1 引言

近年来出现了许多实用数据报传输的应用程式。这些套用包括实时视频会议，internet电话和线上游戏，比如Quack和Starcraft。这些套用都是延迟敏感的，并且使用了不可靠的数据报传输。TCP之上的套用可以用TLS来保证安全，TLS不能用来保证UDP的安全。Datagram TLS试图在现存的TLS协定架构上提出扩展，使之支持UDP，即成为TLS的一个支持数据报传输的版本。DTLS 1.0 基于 TLS 1.1, DTLS 1.2 基于TLS 1.2.

1.2 基础 TLS简介

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，因为当时大多数套用运行在TCP之上。即使今天也是这样。情况正在改变。在过去几年中，不断增长的套用层协定，比如SIP (session initial protocol)，RTP (real time protocol), MGCP (the Media Gateway Control Protocol)，还有许多游戏协定都基于UDP传输而设计。

目前，这些套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。，他们可以使用IPsec。，IPsec不适合于Client-Server套用模型，且难以同应用程式结合，因为IPsec运行在系统核心。有很多文献详细讨论了为什幺IPsec为什幺不是一个令人满意的选择。，他们自己设计一个特有的套用层安全协定。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，可以把套用移植到TCP之上，然后使用TLS。不幸的是，许多这样的套用依赖于UDP语义，当运行在诸如TCP之类的流协定上性能将无法令人接受。

最为明显的选择是设计一个通用的信道安全协定，它可以使用数据报传输，就像TCP上的TLS。这样一个协定可以在用户空间中实现，这样便于安装，要足够灵活和通用，能够向许多面向数据报的应用程式提供数据传输安全保障。儘管认为这个方案将是一个巨大和困难的规划项目。构造一个可以工作的协定相当直接，尤其是有了TLS的起点和IPsec的参考。本文介绍了这个新的协定，我们称为 “Datagram TLS “, DTLS是TLS的一个修改版本， 这样函式能够运行在数据报通信上。相对于上面的方案，该方法有两个主要优势，既然DTLS非常类似于TLS，可以重用以前的协定架构和实现方法。为了便于展示，我们通过对OpenSSL库的添加实现了DTLS。我们总共添加了7000行代码，其中的60%从OpenSSL剪下和贴上。，既然DTLS向通用安全层提供了相似的接口，就易于调整协定来使用它。TLS的经验显示，这种易于调整性是扩大部署的关键。

一下，TLS不能用以保证数据报安全的原因。

（1） TLS纪录层不能处理独立纪录。因为加密的上下文（比如CBC状态，序列密钥流）在记录之间经过连结。如果其中一个记录丢失，则将不能处理其后的所有记录。

（2） TLS握手层讯息必须可靠而不能丢失。通过一个MAC栏位来提供反重放和信息记录保护，其中，MAC中包含序列号，序列号被隐含在记录中。

DTLS的目标套用主要是C/S及其变体。这也是TLS的设计目标并且已很好工作。展示的安全模型中，server通过DNS名称和IP位址被认证，Client是匿名的或者被其他形式认证，典型的是在套用层通过用户名/密码来处理。

这个实现并不真正安全。，应用程式的设计者们，向在添加安全性的时候儘量能够维护他们的协定和实现架构。这个实现製造了一个类似于TLS或IPsec的有吸引力的信道安全协定，因为改动之非常小。从这个观点看来，理想的数据报信道安全协定应该取代对Server的DNS和基于IP认证的 强加密认证，而是把client认证留给套用层协定。