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TLS - SSL (Schannel SSP) 概述

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适用范围：Windows Server 2022、Windows Server 2019、Windows Server 2016、Windows 10

本主题面向 IT 专业人士，介绍 Schannel 安全支持提供程序 (SSP) 的功能更改，其中包括 Windows Server 2012 R2、Windows Server 2012、Windows 8.1 和 Windows 8 的传输层安全性 (TLS)、安全套接字层 (SSL) 和数据报传输层安全性 (DTLS) 身份验证协议。

Schannel 是实现 SSL、TLS 和 DTLS Internet 标准身份验证协议的安全支持提供程序 (SSP)。 安全支持提供程序接口 (SSPI) 是 Windows 系统用于执行安全相关功能（包括身份验证）的 API。 SSPI 用作几个安全支持提供程序 (SSP)（包括 Schannel SSP）的通用接口。

如需详细了解 Schannel SSP 中的 TLS 和 SSL 的 Microsoft 实现，请参阅 TLS/SSL 技术参考 (2003)。

TLS/SSL (Schannel SSP) 功能

下面介绍了 Schannel SSP 中的 TLS 功能。

TLS 会话恢复

传输层安全性 (TLS) 协议是 Schannel 安全支持提供程序的一个组成部分，用于保护跨不受信任的网络在应用程序之间发送的数据。 TLS/SSL 可以用于对服务器和客户端计算机进行身份验证，以及对经身份验证的参与方之间的消息进行加密。

将 TLS 连接到服务器的设备经常由于会话到期而需要重新连接。 Windows 8.1 和 Windows Server 2012 R2 现在支持 RFC 5077（没有服务器端状态的 TLS 会话恢复）。 此修改为 Windows Phone 和 Windows RT 设备提供了以下好处：

  • 在服务器上减少了资源使用率

  • 减少了带宽，这可提高客户端连接的效率

  • 减少了由于连接恢复而在 TLS 握手方面花费的时间。

注意

在 Windows 8 中添加了 RFC 5077 的客户端实现。

有关无状态 TLS 会话恢复的信息，请参阅 IETF 文档 RFC 5077。

应用程序协议协商

Windows Server 2012 R2 和 Windows 8.1 支持客户端 TLS 应用程序协议协商，因此应用程序可以在 HTTP 2.0 标准开发过程中利用协议，用户则可以使用运行 SPDY 协议的应用访问 Google 和 Twitter 等联机服务。

工作原理

客户端和服务器应用程序通过提供支持的应用程序协议 ID 列表（按首选项的降序排列），来实现应用程序协议协商扩展。 TLS 客户端在 ClientHello 消息中指示，它通过在客户端支持的协议列表中包含应用层协议协商 (ALPN) 扩展来支持应用程序协议协商。

当 TLS 客户端向服务器进行请求时，TLS 服务器会在其支持的协议列表中读取客户端也支持的最首选的应用程序协议。 如果找到这类协议，则服务器使用所选协议 ID 进行响应并像往常一样继续进行握手。 如果没有公用的应用程序协议，则服务器会发送严重握手失败警报。

客户端身份验证的受信任颁发者的管理

需要使用 SSL 或 TLS 进行客户端计算机的身份验证时，服务器可以配置为发送受信任证书颁发者的列表。 此列表包含服务器将信任的证书颁发者集合，可提示客户端计算机要选择哪个客户端证书（如果存在多个证书）。 此外，必须根据配置的受信任颁发者列表来验证客户端计算机发送到服务器的证书链。

在 Windows Server 2012 和 Windows 8 之前，使用 Schannel SSP（包括 HTTP.sys 和 IIS）的应用程序或进程可以通过证书信任列表 (CTL) 提供它们支持用于客户端身份验证的受信任颁发者的列表。

在 Windows Server 2012 和 Windows 8 中，对基础身份验证过程进行了更改，以便：

  • 不再支持基于 CTL 的受信任颁发者列表管理。

  • 发送受信任颁发者列表的行为默认处于关闭状态：SendTrustedIssuerList 注册表项的默认值现在是 0（默认情况下关闭）而不是 1。

  • 保留与以前版本的 Windows 操作系统的兼容性。

注意

如果客户端应用程序启用了系统映射器，并且你已配置 SendTrustedIssuers，则系统映射器会将 CN=NT Authority 添加到颁发者列表。

这样增加了什么价值？

从 Windows Server 2012 开始，CTL 的使用已替换为基于证书存储的实现。 这样可以通过 PowerShell 提供程序的现有证书管理 commandlet 以及命令行工具（如 certutil.exe）实现更熟悉的可管理性。

虽然 Schannel SSP 支持的受信任证书颁发机构列表的最大大小 (16 KB) 仍与 Windows Server 2008 R2 中相同，但是在 Windows Server 2012 中，有一个新的专用证书存储用于客户端身份验证颁发者，以便不相关的证书不包含在客户端/服务器消息中。

工作原理

在 Windows Server 2012 中，受信任颁发者列表使用证书存储进行配置；一个默认的全局计算机证书存储，以及对于每个站点可选的一个证书存储。 按如下方式确定列表的源：

  • 如果为站点配置了特定凭据存储，则它会用作源

  • 如果应用程序定义的存储中不存在任何证书，则 Schannel 会检查本地计算机上的“客户端身份验证颁发者”存储，如果证书存在，则使用该存储作为源。 如果未在任一存储中找到证书，则检查受信任根存储。

  • 如果全局和本地存储都不包含证书，则 Schannel 提供程序会使用“受信任根证书颁发机构”存储作为受信任颁发者列表的源。 （这是 Windows Server 2008 R2 的行为。）

如果使用的“受信任根证书颁发机构”存储同时包含根（自签名）证书和证书颁发机构 (CA) 颁发者证书，则默认情况下仅将 CA 颁发者证书发送到服务器。

如何配置 Schannel 以将证书存储用于受信任颁发者

Windows Server 2012 中的 Schannel SSP 体系结构在默认情况下会按如上所述使用存储管理受信任颁发者列表。 你仍可以使用 PowerShell 提供程序的现有证书管理 commandlet 以及命令行工具（如 Certutil）来管理证书。

如需了解如何使用 PowerShell 提供程序管理证书，请参阅 Windows 中的 AD CS 管理 Cmdlet。

如需了解如何使用证书实用工具管理证书，请参阅 certutil.exe。

如需了解为 Schannel 凭据定义的数据（包括应用程序定义的存储），请参阅 SCHANNEL_CRED 结构 (Windows)。

用于信任模式的默认值

Schannel 提供程序支持三种客户端身份验证信任模式。 信任模式控制如何执行客户端证书链的验证，它是由 HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\SecurityProviders\Schannel 下的 REG_DWORD“ClientAuthTrustMode”控制的系统范围设置。

值 信任模式 说明
0 计算机信任（默认值） 需要由受信任颁发者列表中的证书颁发客户端证书。
1 独占根信任 需要客户端证书链接到调用方指定的受信任颁发者存储中包含的根证书。 也必须由受信任颁发者列表中的颁发者颁发证书
2 独占 CA 信任 需要客户端证书链接到中间 CA 证书或调用方指定的受信任颁发者存储中的根证书。

如需了解因受信任颁发者配置问题导致的身份验证失败的信息，请参阅知识库文章 280256。

对于服务器名称指示符 (SNI) 扩展的 TLS 支持

服务器名称指示符功能扩展了 SSL 和 TLS 协议，以便在单台服务器上运行大量虚拟映像时正确标识服务器。 为了正确保护客户端计算机和服务器之间的通信安全，客户端计算机将从服务器请求数字证书。 服务器响应请求并发送证书后，客户端计算机将进行检查，将其用于加密通信，然后继续执行正常的请求-响应交换。 但是，在虚拟主机托管方案中，几个域（都具有自己的可能不同证书）将托管在服务器上。 在这种情况下，服务器无法提前了解要发送给客户端计算机的证书。 SNI 让客户端计算机可在协议早期通知目标域，且这让服务器可以正确选择相应证书。

这样增加了什么价值？

此附加功能：

  • 让你可以在单个 IP 和端口组合中托管多个 SSL 网站

  • 在单台 Web 服务器上托管多个 SSL 网站时，减少内存使用

  • 让更多用户可同时连接到我的 SSL 网站

  • 让你可以通过计算机接口向最终用户提供提示，以便在身份验证过程中选择正确的证书。

工作原理

Schannel SSP 维护客户端允许的客户端连接状态的内存缓存。 这让客户端计算机可以快速重新连接到 SSL 服务器，而不受后续访问时的完全 SSL 握手影响。 相对于以前的操作系统版本，证书管理的这种高效使用可以实现在单个 Windows Server 2012 上托管更多网站。

通过让你可以构造向最终用户提供有关选择哪个名称的提示的可能证书颁发者名称列表，增强了最终用户的证书选择。 此列表可使用组策略配置。

数据报传输层安全性 (DTLS)

DTLS 版本 1.0 协议已添加到 Schannel 安全支持提供程序。 DTLS 协议提供有关数据报协议的通信隐私。 此协议让客户端/服务器应用程序可采用旨在防止窃听、篡改或消息伪造的方式进行通信。 DTLS 协议基于传输层安全 (TLS) 协议并提供等效的安全保证，从而减少使用 IPsec 或设计自定义应用程序层安全协议的需求。

这样增加了什么价值？

数据报在流媒体中很常见，例如游戏或受保护的视频会议。 将 DTLS 协议添加到 Schannel 提供程序后，你就可以使用熟悉的 Windows SSPI 模型保护客户端计算机和服务器之间的通信安全。 DTLS 专门设计为尽可能类似于 TLS，这既可将新安全发明降到最低，又可最大化代码和基础结构重复使用量。

工作原理

通过 UDP 使用 DTLS 的应用程序可以使用 Windows Server 2012 和 Windows 8 中的 SSPI 模型。 某些加密套件可用于配置，这类似于 TLS 配置方式。 Schannel 继续使用 CNG 加密提供程序，从而利用 Windows Vista 中引入的 FIPS 140 认证。

已弃用的功能

在 Windows Server 2012 和 Windows 8 的 Schannel SSP 中，无弃用的特性或功能。

其他参考