dtls_srtp学习笔记

注：以下为rfc5764的学习笔记，不保证完全正确。

DTLS-SRTP是DTLS的一个扩展，将SRTP加解密与DTLS的key交换和会话管理相结合。从SRTP的角度看，是为其提供一种新的key协商管理的方法；从DTLS的角度看，是为应用数据提供一个新的数据格式(SRTP/SRTCP)。

1，应用层数据加解密是由SRTP完成的，要求必须是RTP/RTCP的格式。
2，DTLS的握手过程是为SRTP加解密过程协商使用哪种profile和密钥。
3，除了应用数据加密为SRTP格式，其他record-layer的报文仍为普通的DTLS格式(比如TLS control message)
4，当发送SRTP格式的应用层数据时，需要直接跳过DTLS加密层，将SRTP数据包透传到下层的数据传输层做发送。

由于密钥和加密参数是在DTLS握手过程中协商得到的，而此过程是保密的，因而相比常规的方式（比如在通过SDP消息交互来协商）更为安全。在发起DTLS握手之前，需要先设置use-srtp扩展。

接收端使用 DTLS-SRTP
自DTLS下层的传输层收到报文之后，需要根据包头特征手动区分做demultiplexing，一般可以如下进行
检查第一个报文的第一个字节
1，是[0, 1]时，表示可能是STUN报文
2，是[128, 191]时，表示可能时RTP(SRTP)报文
3，是[20, 63]时，表示可能是DTLS record layer报文
其他的类别请根据实际情况做区分处理

DTLS握手成功之后，需要导出key material，然后从中分离出server/client端用于SRTP对称加密的密钥。key material中对应SRTP的密钥，构成如下

client_master_key server_master_key client_salt server_salt

其中 master_key 和 salt 的长度是根据最终协商的 SRTP 的profile来确定的，具体可查 RFC3711 SRTP

key material导出的规范见 RFC5705 Keying Material Exporters for TLS

webrtc中对此代码实现见，webrtc/pc/channel.cc中 BaseChannel::SetupDtlsSrtp_n() 函数

Code Sample using DTLS-SRTP

 1 #define SRTP_MASTER_KEY_KEY_LEN 16
 2 #define SRTP_MASTER_KEY_SALT_LEN 14
 3 static void dtls_srtp_init( struct transport_dtls *dtls )
 4 {
 5 
 6 /*
 7   When SRTP mode is in effect, different keys are used for ordinary
 8    DTLS record protection and SRTP packet protection.  These keys are
 9    generated using a TLS exporter [RFC5705] to generate
10 
11    2 * (SRTPSecurityParams.master_key_len +
12         SRTPSecurityParams.master_salt_len) bytes of data
13 
14    which are assigned as shown below.  The per-association context value
15    is empty.
16 
17    client_write_SRTP_master_key[SRTPSecurityParams.master_key_len];
18    server_write_SRTP_master_key[SRTPSecurityParams.master_key_len];
19    client_write_SRTP_master_salt[SRTPSecurityParams.master_salt_len];
20    server_write_SRTP_master_salt[SRTPSecurityParams.master_salt_len];
21 */
22   int code;
23   err_status_t     err;
24   srtp_policy_t policy;
25   char dtls_buffer[SRTP_MASTER_KEY_KEY_LEN * 2 + SRTP_MASTER_KEY_SALT_LEN * 2];
26   char client_write_key[SRTP_MASTER_KEY_KEY_LEN + SRTP_MASTER_KEY_SALT_LEN];
27   char server_write_key[SRTP_MASTER_KEY_KEY_LEN + SRTP_MASTER_KEY_SALT_LEN];
28   size_t offset = 0;
29 
30   /*
31    The exporter label for this usage is "EXTRACTOR-dtls_srtp".  (The
32    "EXTRACTOR" prefix is for historical compatibility.)
33    RFC 5764 4.2.  Key Derivation
34   */
35   const char * label = "EXTRACTOR-dtls_srtp";
36 
37   SRTP_PROTECTION_PROFILE * srtp_profile= SSL_get_selected_srtp_profile( dtls->ssl );
38 
39 /* SSL_export_keying_material exports a value derived from the master secret,
40 * as specified in RFC 5705. It writes |olen| bytes to |out| given a label and
41 * optional context. (Since a zero length context is allowed, the |use_context|
42 * flag controls whether a context is included.)
43 *
44 * It returns 1 on success and zero otherwise.
45 */
46   code = SSL_export_keying_material(dtls->ssl, 
47                                     dtls_buffer, 
48                                     sizeof(dtls_buffer),
49                                     label, 
50                                     strlen( label),
51                                     NULL,
52                                     0, 
53                                     PJ_FALSE);
54 
55   memcpy(&client_write_key[0], &dtls_buffer[offset], SRTP_MASTER_KEY_KEY_LEN);
56   offset += SRTP_MASTER_KEY_KEY_LEN;
57   memcpy(&server_write_key[0], &dtls_buffer[offset], SRTP_MASTER_KEY_KEY_LEN);
58   offset += SRTP_MASTER_KEY_KEY_LEN;
59   memcpy(&client_write_key[SRTP_MASTER_KEY_KEY_LEN], &dtls_buffer[offset], SRTP_MASTER_KEY_SALT_LEN);
60   offset += SRTP_MASTER_KEY_SALT_LEN;
61   memcpy(&server_write_key[SRTP_MASTER_KEY_KEY_LEN], &dtls_buffer[offset], SRTP_MASTER_KEY_SALT_LEN); 
62 
63   switch( srtp_profile->id )
64   {
65   case SRTP_AES128_CM_SHA1_80:
66     crypto_policy_set_aes_cm_128_hmac_sha1_80(&policy.rtp);
67     crypto_policy_set_aes_cm_128_hmac_sha1_80(&policy.rtcp);
68     break;
69   case SRTP_AES128_CM_SHA1_32:
70     crypto_policy_set_aes_cm_128_hmac_sha1_32(&policy.rtp);   // rtp is 32,
71     crypto_policy_set_aes_cm_128_hmac_sha1_80(&policy.rtcp);  // rtcp still 80
72     break;
73   default:
74     assert(0);
75   }
76   policy.ssrc.value = 0;
77   policy.next = NULL;
78 
79   /* Init transmit direction */
80   policy.ssrc.type = ssrc_any_outbound;  
81   policy.key = client_write_key;    
82 
83   err = srtp_create(&dtls->srtp_ctx_rx, &policy);
84   if (err != err_status_ok) {
85     printf("not working
");
86   } 
87 
88   /* Init receive direction */
89   policy.ssrc.type = ssrc_any_inbound;  
90   policy.key = server_write_key;    
91 
92   err = srtp_create(&dtls->srtp_ctx_tx, &policy);
93   if (err != err_status_ok) {
94     printf("not working
");
95   } 
96 
97 }