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一、 文章概述

使用 tcpdump 工具，捕获并分析了与 SM-DP+（Subscription Management Data Preparation+） 服务器之间进行 TLS（Transport Layer Security） 握手的过程的数据包，并对其进行了详细解读。

二、 主要内容

1. SM-DP+ 服务器信息

• 服务器地址: rakuten.prod.ondemandconnectivity.com
  • 该域名表明可能正在使用 Thales（前身为 Gemalto） 提供的 eSIM（嵌入式 SIM） 解决方案。
  • eSIM 是一种无需物理 SIM 卡即可激活移动服务的解决方案，SM-DP+ 是其关键组件，负责管理运营商与设备之间的通信和凭证管理。

2. TLS 握手过程分析

详细记录每个步骤中交换的消息和参数：

(1) Client Hello (LPA -> SM-DP+)

• 内容类型: 握手协议 (22)
• TLS 版本: 1.2 (0x0303)
• 随机数: 包含 GMT Unix 时间（2060-09-28 02:32:00）和随机字节，用于防止重放攻击和生成会话密钥。
• 会话 ID: 长度为 0，表示客户端不尝试恢复之前的会话。
• 密码套件列表 (14 种):
  • 支持多种加密算法，包括 ECDHE（椭圆曲线迪菲-赫尔曼密钥交换） 和 RSA 密钥交换，以及 AES-128/256-GCM/AES-128/256-CBC/ChaCha20-Poly1305 等对称加密算法。
  • 优先选择 ECDHE 密钥交换和 AES-256-GCM 对称加密算法。
• 扩展:
  • server_name: 指定服务器名称为 rakuten.prod.ondemandconnectivity.com，用于服务器名称指示（SNI）。
  • signature_algorithms: 列出支持的签名算法，包括 ECDSA 和 RSA。
  • application_layer_protocol_negotiation (ALPN): 协商应用层协议为 http/1.1。
  • supported_groups: 列出支持的椭圆曲线，包括 x25519、secp256r1 和 secp384r1。

(2) Server Hello (SM-DP+ -> LPA)

• TLS 版本: 1.2 (0.0303)
• 随机数: 与客户端随机数不同，用于生成会话密钥。
• 会话 ID: 长度为 32 字节，表示服务器同意恢复会话（如果客户端之前有会话）。
• 选择的密码套件: TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384
  • 使用 ECDHE 进行密钥交换，ECDSA 进行身份验证，AES-256-GCM 进行对称加密，SHA384 进行哈希运算。
• 扩展:
  • renegotiation_info: 指示是否支持重新协商。
  • ec_point_formats: 指定椭圆曲线点格式为 uncompressed、ansiX962_compressed_prime 和 ansiX962_compressed_char2。
  • application_layer_protocol_negotiation (ALPN): 确认应用层协议为 http/1.1。

(3) Certificate (SM-DP+ -> LPA)

• 服务器向客户端发送其证书链，包括:
  • 中间证书: 由 GSM Association - RSP2 Root CI1 颁发，颁发给 GEMALTO SA，有效期至 2022-08-24。
  • 根证书: 由 GSM Association 颁发，颁发给 GSM Association - RSP2 Root CI1，有效期至 2052-02-21。
• 证书扩展:
  • certificatePolicies: 指示证书遵循的政策。
  • cRLDistributionPoints: 提供证书撤销列表 (CRL) 的 URL。
  • extKeyUsage: 指定密钥用途，包括 serverAuth 和 clientAuth。
  • keyUsage: 指示密钥用途，例如 digitalSignature、keyCertSign 和 cRLSign。
  • subjectAltName: 包含多个 DNSName 和 registeredID，用于指示证书的替代名称。
  • subjectKeyIdentifier: 提供证书主题密钥标识符。
  • authorityKeyIdentifier: 提供证书颁发者密钥标识符。

(4) Server Key Exchange (SM-DP+ -> LPA)

• 服务器发送其椭圆曲线 Diffie-Hellman (ECDH) 参数，包括:
  • 曲线类型: named_curve (0x03)
  • 命名曲线: x25519 (0x001d)
  • 公钥: 32 字节的 ECDH 公钥。
  • 签名: 使用 ECDSA 算法对服务器密钥交换消息进行签名，签名算法为 ecdsa_secp256r1_sha256。

(5) Server Hello Done (SM-DP+ -> LPA)

• 服务器通知客户端已完成握手消息的发送。

(6) Client Key Exchange (LPA -> SM-DP+)

• 客户端发送其 ECDH 公钥，用于与服务器协商共享密钥。

(7) Change Cipher Spec (LPA -> SM-DP+)

• 客户端通知服务器将开始使用协商的加密算法和密钥进行通信。

(8) Finished (LPA -> SM-DP+)

• 客户端发送加密的握手消息摘要，用于验证握手过程的完整性。

(9) Change Cipher Spec (SM-DP+ -> LPA)

• 服务器通知客户端将开始使用协商的加密算法和密钥进行通信。

(10) Finished (SM-DP+ -> LPA)

• 服务器发送加密的握手消息摘要，用于验证握手过程的完整性。

三、 结论

• TLS 1.2 协议被用于保护 SM-DP+ 与设备之间的通信，确保数据传输的机密性、完整性和身份验证。
• 使用的密码套件为 TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384，提供了强大的加密强度和安全性。
• 整个 TLS 握手过程遵循标准流程，展示了 eSIM 生态系统在安全性方面的严谨性。