Представлен опыт верификации реализаций сервера криптографического протокола TLS версии 1.3. TLS – широко распространенный криптографический протокол, предназначенный для создания защищенных каналов передачи данных и обеспечивающий необходимую для этого функциональность: конфиденциальность передаваемых данных, целостность данных, аутентификацию сторон. Новая версия протокола TLS 1.3 была представлена в августе 2018 года и имеет ряд существенных отличий по сравнению с предыдущей версией 1.2. Ряд разработчиков протокола TLS уже включил поддержку последней версии в свои реализации. Данные обстоятельства делают актуальным проведение исследований в области верификации и безопасности реализаций новой версии протокола TLS. В работе использован новый тестовый набор для верификации реализаций протокола TLS 1.3 на соответствие спецификациям интернета, разработанный на основе спецификации RFC 8446 с использованием технологии UniTESK и методов мутационного тестирования. Текущая работа является частью проекта верификации протокола TLS 1.3 и охватывает часть дополнительной функциональности и необязательных расширений протокола. Для тестирования реализаций на соответствие формальным спецификациям применена технология UniTESK, предоставляющая средства автоматизации тестирования на основе использования конечных автоматов. Состояния тестируемой системы задают состояния автомата, а тестовые воздействия – переходы этого автомата. При выполнении перехода заданное воздействие передается на тестируемую реализацию, после чего регистрируются реакции реализации и автоматически выносится вердикт о соответствии наблюдаемого поведения спецификации. Мутационные методы тестирования используются для обнаружения нестандартного поведения тестируемой системы с помощью передачи некорректных данных. В поток обмена протокола, создаваемый в соответствии со спецификацией, вносятся некоторые изменения: либо изменяются значения полей сообщений, сформированных на основе разработанной модели протокола, либо изменяется порядок сообщений в потоке обмена. Модель протокола позволяет вносить изменения в поток данных на любом этапе сетевого обмена, что позволяет тестовому сценарию проходить через все значимые состояния протокола и в каждом таком состоянии проводить тестирование реализации в соответствии с заданной программой. На данный момент было обнаружено несколько отклонений реализаций от спецификации. Представленный подход доказал свою эффективность в нескольких наших проектах при тестировании сетевых протоколов, обеспечив обнаружение различных отклонений от спецификации и других ошибок.
This paper presents the experience of verifying server implementations of the TLS cryptographic protocol version 1.3. TLS is a widely used cryptographic protocol designed to create secure data transmission channels and provides the necessary functionality for this: confidentiality of the transmitted data, data integrity, and authentication of the parties. The new version 1.3 of the TLS protocol was introduced in August 2018 and has a number of significant differences compared to the previous version 1.2. A number of TLS developers have already included support for the latest version in their implementations. These circumstances make it relevant to do research in the field of verification and security of the new TLS protocol implementations. We used a new test suite for verifying implementations of the TLS 1.3 for compliance with Internet specifications, developed on the basis of the RFC8446, using UniTESK technology and mutation testing methods. The current work is part of the TLS 1.3 protocol verification project and covers some of the additional functionality and optional protocol extensions. To test implementations for compliance with formal specifications, UniTESK technology is used, which provides testing automation tools based on the use of finite state machines. The states of the system under test define the states of the state machine, and the test effects are the transitions of this machine. When performing a transition, the specified impact is passed to the implementation under test, after which the implementation's reactions are recorded and a verdict is automatically made on the compliance of the observed behavior with the specification. Mutational testing methods are used to detect non-standard behavior of the system under test by transmitting incorrect data. Some changes are made to the protocol exchange flow created in accordance with the specification: either the values of the message fields formed on the basis of the developed protocol model are changed, or the order of messages in the exchange flow is changed. The protocol model allows one to make changes to the data flow at any stage of the network exchange, which allows the test scenario to pass through all the significant states of the protocol and in each such state to test the implementation in accordance with the specified program. So far, several implementations have been found to deviate from the specification. The presented approach has proven effective in several of our projects when testing network protocols, providing detection of various deviations from the specification and other errors.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.