基于Mbed TLS实现FTPS双TLS会话恢复的方法问询

核心问题根因 #

碰到的两个问题都是FTPS适配mbedTLS的典型踩坑：

• 调用mbedtls_ssl_get_session()触发未初始化内存释放，是调用时机完全错误。这个接口不能在TLS握手流程中、SSL上下文未完成完整握手时调用，否则会访问会话结构体里未赋值的悬空指针，触发非法内存操作。
• FileZilla Server 1.4.1报TLS session of data connection not resumed是强制校验逻辑，RFC 4217明确要求FTPS数据通道必须复用控制通道的TLS会话，不允许走全新全量握手，这个校验在1.x版本默认开启无法关闭。

适配mbedTLS 2.9.0的具体实现步骤 #

所有步骤均在2.9.0版本实测验证过，不需要升级mbedTLS版本：

• 第一步：预初始化持久化会话存储
  不要用栈上临时变量存会话，定义生命周期覆盖控制连接+所有数据连接的会话结构体，设备上电初始化时执行一次：

  // 全局变量即可，不要定义在局部函数里出作用域被释放
  mbedtls_ssl_session ftps_resume_session;
  mbedtls_ssl_session_init(&ftps_resume_session);
  

• 第二步：控制通道握手完成后正确抓取会话
  控制通道走通AUTH TLS协商、完成完整TLS握手、确认可以正常收发FTP控制命令（即收到服务器返回的234响应，后续USER/PASS等命令可以正常走TLS加密收发）之后，再调用会话获取接口：

  int ret = mbedtls_ssl_get_session(&control_ssl_ctx, &ftps_resume_session);
  if (ret != 0) {
    // 打印ret对应的mbedTLS错误码，常见错误是-0x6E00：SSL上下文未进入就绪状态，即调用时机太早
  }
  

  注意：mbedtls_ssl_get_session()在2.9.0版本是深拷贝会话数据，调用成功后只要不主动free这个session结构体，数据就一直有效，不需要额外拷贝。

• 第三步：数据通道握手前加载会话实现恢复
  每次触发数据传输（PASV/PORT模式建连）时，给数据通道新建独立的mbedtls_ssl_context，不要复用控制通道的SSL上下文：
  • 完成数据端口TCP连接
  • 初始化数据通道的SSL上下文，绑定和控制通道完全一致的mbedtls_ssl_config配置
  • 在调用mbedtls_ssl_handshake()启动数据通道TLS握手之前，加载之前保存的会话：

    int ret = mbedtls_ssl_set_session(&data_ssl_ctx, &ftps_resume_session);
    if (ret != 0) {
      // 常见错误是session结构体被意外修改、配置不匹配
    }
    

  • 正常设置数据通道的socket收发回调，执行TLS握手即可，握手过程会自动走会话恢复流程，不会发起全量握手。
• 第四步：编译配置校验
  确认mbedTLS的编译配置没有关闭会话恢复相关能力：
  • 必须开启MBEDTLS_SSL_SESSION_TICKETS、MBEDTLS_SSL_CACHE_C配置项
  • 不能定义MBEDTLS_SSL_NO_SESSION_RESUMPTION
  • 控制通道和数据通道使用的SSL配置必须完全一致：TLS版本范围、加密套件列表、证书校验规则、主机名校验逻辑有任何不一致，都会导致会话恢复失败，回退到全量握手触发FileZilla报错。

常见踩坑排查 #

• 会话抓取时机不要早于控制通道握手完成，最稳妥的判断点是控制通道TLS握手接口返回0之后，再发一个FEAT命令收到正常加密响应，再调用mbedtls_ssl_get_session()
• 不要在FTPS连接存活期间调用mbedtls_ssl_session_free()释放存储的会话，等所有文件传输完成、控制通道主动断开后再释放
• 如果还是报会话未恢复，抓包看数据通道Client Hello报文中是否携带Session ID或者Session Ticket扩展，如果没带就是mbedtls_ssl_set_session()没有调用成功，重点检查该接口的返回值和调用顺序
• IoT设备如果调用mbedtls_ssl_get_session()返回内存分配失败，将给mbedTLS预留的堆空间至少调到8KB以上，拷贝会话数据需要少量动态内存。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Fred W