Google 打造的ALTS安全協定特色詳解，如何做到比TLS更安全且易於管理

在前幾天筆者介紹ALTS（Application Layer Transport Security，應用層安全性協定）的文章中，可以看到它的概念與TLS（Layer Transport Security，傳輸層安全性協定）有許多相似之處，但是兩者之間又有許多不同，就讓我們更深入探討ALTS的特點以及原理，來看看它能帶來哪些ㄒ優點。

不需修改現有程式即可套用

ALTS的設計理念是在使用者介入程度最低的前題下，打造高度可靠且安全的系統，以進行服務對服務（Service-to-Service）之間的憑證驗證（Authentication）。為了達到這個目標，ALTS在開發時納入許多要素，例如它相當重視透明性（Transparency），以發揮在不更動現有程式的情況下，為現有程式或服務套用ALTS。

在預設情況下，服務的RPC（Remote Procedure Call）能夠透過ALTS加密，讓程式開發人員能集中精力設計程式的功能，而不需費心處理憑證管理、安全機制等環節，如此一來在建立服務對服務的通訊的過程中，ALTS就能讓程式認證對方節點的身份，以利進行精細的權限控管。

為了確保通訊安全，所有ALTS採用的加密法皆為最新版本，能夠抵擋所有已知的攻擊，並能快速升級與部署，增加對未知攻擊的抵禦能力。此外當ALTS在驗證單元（Entity，如使用者、服務、工作、實體主機等節點）的身份時，並不是透過主機名稱，而是以身份憑證為主，增加通訊的可靠度。

▲ ALTS是Google專為旗下服務設計的加密協定。（圖片來源：ALTS白皮書，標題圖與下同）

管理大量電腦一樣方便

在每個工作初始化的過程中，使用者不需介入程式運作，ALTS會完成一系列身份憑證的佈署，將它們作為確認身份的依據，同時系統也會同時建立信任根（Root of Trust）以及信任鏈（Trust Chain），並自動處理憑證與撤銷等工作。

另一方面，ALTS就是Google為自身需求量身打造的防護措施，所以也針對Google需要管理大量伺服器主機的需要進行最佳化，以簡化管理工作。例如ALTS的交握協定中具有恢復對談（Session）的功能，能夠在伺服器與客戶端之間安全地交換恢復通訊時需要的認證，這組認證是由獨一無二的恢復識別器（Resumption Identifier）產生，並以對稱加密方式保護，可以讓使用者在轉換平台後，省去重新進行大量的非對稱加密運算，節省許多運算資源與時間。

此外由於身份認證過程中的加密運算也會消耗大量資源，所以ALTS在初次進行交握之後，能夠延長連線的時間，以減少重新進行身份認證的次數，達到降低運算需求的效果。

在最後ALTS還有個優勢，那就是它單純是為Google設計的加密協定，可以輕易地控制伺服器與客戶端的協定版本，因此不像TLS需要兼顧向下相容的問題，所以不但簡化了管理的複雜度，也讓通訊更加安全。

▲ ALTS的交握方式與TLS類似，也是採用迪菲-赫爾曼金鑰交換（Diffie–Hellman key exchange）協定交換加密金鑰，並且支援完美前向安全（Perfect Forward Secrecy）與恢復對談的功能。

在看完了ALTS的特色介紹之後，如果讀者仍對它的運作方式以及協定細節感到興趣的話，可以在這邊下載完整的白皮書，仔細研究其中的相關技術。