部署SSL解决方案时的关键考量

简介

人类是社会性动物，很难保守秘密。我们通过共享信息得以生存和发展。然而，有些信息需要保密。因此，自斯巴达军队在与希腊人的战争中使用换位密码保护军事信息以来，密码学便以各种形式延续至今。

不过，保护私密数据的技术曾经是政府情报机构的专属领域，而如今，互联网无处不在，隐私已成为每个人都关心的问题。面对接连不断的数据泄露事件，如何保护个人和企业的在线数据，已成为全球企业高度关注的问题。

SSL的兴起与当前安全形势

就在十年前，采用这种加密协议的主要还是大型金融机构和政府机构。该协议过去称为安全套接字层（SSL），现在称为传输层安全性（TLS）。如今，SSL已无处不在。分析师预测，2016年加密流量在北美所有在线流量中的占比将从2015年的仅29%跃升至近64%。^{1 (https://www.f5.com/resources/white-papers/key-considerations-in-deploying-an-ssl-solution#footnote01)}各组织正加紧对大部分流量进行加密，涵盖从电子邮件、社交媒体到流媒体视频的各种内容。这一转变提高了Web流量的安全性，但也带来了成本。SSL流量的增长给各组织带来了压力，迫使其实施高效的SSL解决方案，使网络基础设施能够应对高强度安全防护所增加的工作负载。

SSL提供的安全性对组织颇具吸引力，但要将其部署为随时随地使用的安全协议，仍面临诸多挑战。与此同时，攻击者开始利用SSL向无法查看加密流量的安全设备隐藏恶意软件，使SSL成为一种漏洞利用途径。分布式拒绝服务（DDoS）攻击尤其棘手，因为此类攻击会利用承载SSL服务器流量所需的较高计算成本。此外，Heartbleed事件等实施问题也可能导致安全漏洞。

即使对经验丰富的管理员来说，正确部署SSL也并非易事。不过，通过了解跨站点部署SSL的最新方案和趋势，可以提前应对变化，采取主动策略，而不是被动处理。

采用SSL策略时的基本考量

数据保护与隐私

SSL的主要目标是保护应用之间传输的数据。使用SSL保护后，Web浏览器等客户端与服务器之间的通信将保持私密，并且可以验证双方的身份。然而，爱德华·斯诺登披露的美国国家安全局（NSA）重大泄密事件表明，所有使用私钥加密的流量未来都可能被解密。仅保护所有Web通信还不够。

实施完全前向保密

SSL提供一种名为完全前向保密（PFS）保护的被动监控防范措施。该措施会在SSL连接双方的密钥建立协议中增加一次额外交换。PFS会为用户发起的每个会话生成唯一的会话密钥，确保攻击者无法仅通过恢复单个密钥来解密数百万条此前记录的通信内容。

采用PFS看似很简单，只需在应用交付控制器（ADC）等SSL终止设备中启用即可。然而，使用入侵防御系统（IPS）或入侵检测系统（IDS）等被动安全设备的组织会遇到问题，因为这些设备通常需要配置持久私钥，而PFS并不使用这种私钥。因此，组织必须做出选择：关闭IPS/IDS，或关闭PFS。无论选择哪一种，都会削弱其整体安全态势。

还有另一种方法。将所有SSL流量卸载到反向代理（如Web应用防火墙或ADC），让IDS/IPS专注于其本职工作。反向代理可以先处理加密，再将解密后的流量传递给IDS/IPS进行检查和清理。

可采取的措施：启用PFS以保护数据完整性。此外，可考虑部署反向代理来卸载SSL流量，并优化网络安全设备的运行。

使用HTTP严格传输安全

启用HTTP严格传输安全（HSTS）是改善应用安全状况的一种简单而有效的方法。HSTS通过在HTTPS流量中插入标头，提供一层保护，抵御多种常见攻击手段，包括Cookie劫持、中间人攻击和降级攻击。目前，所有主流浏览器均支持HSTS，因此使用HSTS有助于确保所有流量始终保持加密状态。

可以采取的措施：为子域启用HSTS，确保所有域的所有页面都包含HSTS标头。请确保这些子域支持SSL。再次确认SSL解决方案支持快速、轻松地配置系统级HSTS参数。确保HSTS标头的有效期为6个月或更长。 

可见性与控制

要管理应用并确保其安全，需要掌握流量情况，或让Web应用防火墙（WAF）、入侵防御系统/入侵检测系统（IPS/IDS）或下一代防火墙（NGFW）等安全设备能够查看流量，以便筛查已知威胁。然而，SSL本身会隐藏传输中的数据，安全解决方案也无法直接查看。不过，有多种方法可以在保障安全的同时，有效识别恶意流量。

采用SSL卸载和转换

加密和解密SSL流量需要消耗额外的计算资源。随着SSL使用量的增长，延迟和性能下降可能会影响网络和用户体验。此外，目前使用的某些安全设备不支持部分计算密集型协议。ADC可作为TCP、HTTP和SSL的全代理，分别与客户端（浏览器）和服务器建立连接，从而减轻计算负担。SSL代理的转换能力使站点能够提供不受应用服务器能力限制的SSL功能。

可采取的措施：部署可扩展的解决方案。将SSL终止工作卸载到ADC，有助于简化一致SSL策略的实施，同时不影响性能、密钥保护或可见性。无论后端采用何种传输方式，ADC都能将面向Web服务器的接口转换为其支持的任意协议，从而提高灵活性。这样，后端对业务至关重要的旧设备和应用便可继续运行，无需进行更改，同时保持稳健的对外安全态势。

此外，集中控制点可简化站点更新流程，帮助防范新出现的漏洞。对于混合架构，应选择支持将SSL处理从虚拟机（VM）卸载到硬件设备的解决方案，以降低基础设施的计算负载，并充分发挥虚拟化部署的效能。

通过SSL拦截消除恶意软件威胁

安全分析师估计，到2017年，所有新型恶意软件都将利用SSL隐藏踪迹，逃避旨在识别和消除恶意软件的安全设备。企业需要监控并净化出站Web流量，以缓解鱼叉式网络钓鱼和恶意软件活动等高级持续性威胁（APT）。

新的安全设备不断涌现，帮助管理员检测这些威胁。许多管理员采用所谓的纵深防御策略，将安全设备串联部署，使其相互协同。然而，SSL操作会影响这些设备的效率、安全性和性能。许多此类新技术要么无法识别加密流量，要么在检查加密流量时性能显著下降。例如，启用SSL后，下一代防火墙的性能损失可能高达80%。恶意软件和鱼叉式网络钓鱼的制作者深知这一点，正迅速转向对恶意软件与外部环境之间的所有通信进行加密。

可采取的措施：应对这些加密威胁的一种方法是部署SSL隔离解决方案，即在可视化链路两端各放置一个ADC。最靠近用户的ADC解密出站流量，并将解密后的通信传送至各安全设备。这些设备现在可以查看通信内容，因而能够应用策略和控制措施，检测并消除恶意软件。在链路另一端，另一个ADC会在流量离开数据中心时对其重新加密。部署此解决方案既可灵活地将安全设备保持在线部署，又能确保这些设备发挥其预期作用。

另请注意：使用FireEye或Cisco Sourcefire等可视性扫描器保护网络免受零日漏洞利用和其他恶意攻击时，请确保SSL解决方案与这些安全产品紧密协作，以尽可能提高效率。

缓解暴力DDoS攻击

SSL部署复杂，加之许多网络设备难以洞察加密流量，使SSL成为DDoS攻击的理想目标，而攻击者对此十分清楚。随着合法SSL流量总量快速增长，安全设备识别恶意DDoS流量的难度也越来越大。

可采取的措施：采用全面的SSL解决方案，高效识别可疑DDoS流量，缓解SSL重新协商攻击和SSL洪水攻击等DDoS攻击，防止其影响网站可用性。建议考虑评估基于云的DDoS服务，以帮助减轻基于SSL的DDoS攻击所造成的影响。

立即检查安全状况

那么，如何判断SSL安全状况是否达标？ Qualys SSL Labs 提供了一款非常实用的 工具，可在遭受攻击前测试网站的证书和配置。还可以评估浏览器的SSL实现，并了解其他网站及竞争对手如何应对这些快速演变的SSL挑战。

密码敏捷性

自20世纪90年代SSL协议问世以来，RSA密码系统一直是密钥交换的主要选择。随着时间推移，暴力破解攻击变得更为可行，RSA密钥长度也不得不随之增加。如今，RSA密钥已非常长，导致密钥交换需要耗费大量计算资源。

为了在保持严格隐私控制的同时降低计算负载，新的加密协议正日益普及。例如，椭圆曲线密码学（ECC）所需的处理资源更少，同时可提供与以往算法相同的安全级别，因此也更有利于延长移动设备的电池续航时间。尽管这些加密方案前景可期，但组织对需要重新配置数百台服务器才能支持这些新协议的担忧也合情合理。

可采取的措施： 随着时间推移，切换算法并不少见，因此应确保SSL解决方案具备密码敏捷性，即SSL设备能够同时提供ECC、RSA2048和DSA等多种加密协议，即使在同一个Web应用中也是如此。此外，随着密码日益多样化，SSL解决方案必须在持续更新密码支持方面拥有经过验证的良好记录。

密钥管理

SSL密钥是组织最宝贵的资产之一。攻击者一旦获取SSL私钥，就可能冒充目标应用程序，并创建极具欺骗性的网络钓鱼门户。不过，可以通过多种方式保护这些至关重要的密钥。

确保高价值密钥安全

硬件安全模块（HSM）是一种独立的软硬件安全设备，遵循严格的FIPS 140-2加密设计准则，用于保护和管理加密密钥。由于密钥始终不会传出HSM，因此无需担心Heartbleed漏洞等SSL漏洞。

可采取的措施： 使用HSM是保护SSL密钥较为安全的方式。可选择多种方案，例如购买某些ADC中配备的内部HSM。一些组织使用HSM设备作为集中式密钥存储（例如，每个数据中心部署一对），以统一管理密钥。需要解密密钥的服务可通过内部网络访问这些网络HSM，因此多个SSL终止点可以使用同一个网络HSM。需要注意的是，应确保SSL解决方案能够与网络HSM无缝集成。

组织可实施企业密钥和证书管理（EKCM）最佳实践，以确保SSL密钥的安全。建议考虑使用由硬件保护的加密密钥存储系统，以便在网络文件系统中以加密形式存储口令。

高效管理SSL证书

有效实施EKCM最佳实践的基础，是全面盘点企业的所有证书、证书所在位置及其管理负责人。每个启用SSL的网站都有自己的证书，每个证书也有各自的到期日期。任何一周都可能有一个或多个证书到期，导致相关网站或应用程序不可用。管理所有这些证书可能十分繁琐，但对于确保关键站点的高可用性至关重要。此外，还应审核SSL证书的密钥长度（2048位或更长）、数字签名（SHA2或更高版本），并排查并非由内部PKI或公共根CA签发的非法证书。最后，要符合PCI DSS要求，必须建立有文档记录的证书和密钥管理流程。

可采取的措施：由于组织的密钥和证书分布在多个位置，大多数中型和大型组织的管理员更倾向于使用外部证书管理系统。尤其是，许多管理员已成功采用Venafi和Symantec这两种外部解决方案。无论选择哪种解决方案，都应确保其提供开放API，以实现管理自动化并减轻运维负担。

全面合规

合规性通常是采用SSL的主要驱动力。符合PCI DSS规范的应用需要在未来两年内停止使用SSLv3和TLSv1，才能继续符合PCI 3.0要求。新部署的PCI DSS环境必须已禁用SSL 3.0和TLS 1.0。

可以采取的措施：首先，确保网络防火墙已通过ICSA Labs认证。此外，SSL转换服务无需在各台服务器上分别实施面向互联网的SSL策略，即可帮助持续满足该策略的合规要求。确保SSL解决方案已为即将推出的TLS 1.3做好准备。此外，与其逐个应用解决合规问题，不如将网络服务卸载到ADC，以集中管理合规性，从而切实提高运营效率。

结论

无论是否愿意面对，网络世界都充满风险。对各种规模的企业而言，保护敏感的企业信息免受潜在攻击者侵害已成为首要任务。随着隐私泄露日益普遍，许多组织希望借助SSL保护在线数据的完整性。然而，实施全面的SSL策略也会带来可见性、性能和扩展性方面的挑战。

通过合理规划和部署，完善的SSL策略可降低数据泄露风险。策略实施后，网站将为未来的安全性、可扩展性和可靠性做好准备，从而将重点放在真正重要的事情上，即推动业务发展。

¹ Sandvine，《全球互联网现象聚焦：互联网流量加密》，2015年。

发布于2016年5月26日