1 ZRTP简介

ZRTP，全名Z Real-time Transport Protocol，是一种网络协议，旨在为实时通信提供安全性。与其它安全协议（如TLS和IPsec）不同，ZRTP专门为实时通信设计，包括音频和视频通话。它是由Phil Zimmermann开发的，他也是PGP（Pretty Good Privacy）的创始人，这使得ZRTP在安全领域备受尊重。

ZRTP的出现填补了RTP（Real-time Transport Protocol）的不足之处。RTP是一种用于实时传输媒体数据的协议，但它并不提供数据的安全性保障。因此，当通信需要保密性和完整性时，ZRTP成为了一个理想的选择。

2 ZRTP与SRTP差异

2.1 定位和功能

ZRTP 主要关注密钥协商和保证通信双方的身份验证，以确保通信内容的保密性和完整性。它不直接对实际媒体数据进行加密，而是负责协商加密所需的密钥。

SRTP 旨在对实时媒体数据进行加密和数据完整性验证。它提供了多种加密模式和加密算法，以保护通信内容，同时也包括密钥协商和身份验证的功能。

2.2 加密方式

ZRTP 主要依赖Diffie-Hellman密钥交换来协商加密所需的密钥。它的重点在于密钥交换和密钥验证，而不是对实际媒体数据的加密。

SRTP 使用高级加密标准（AES）等对称密钥加密算法来加密实时媒体数据。它提供了多种加密模式和密钥管理方法，以适应不同的安全需求。

2.3 安全性目标

ZRTP 的主要安全目标是防止中间人攻击，确保通信双方可以安全地协商密钥，并且这些密钥不会被攻击者窃取或篡改。

SRTP 旨在提供全面的安全性，包括保密性、数据完整性和身份验证。它的目标是确保媒体数据在传输过程中不会被窃听、篡改或重放，并且通信双方的身份可以得到验证。

2.4 实际应用

ZRTP 通常用于端到端通信，例如点对点的音频和视频通话。它在一对一通信场景中特别有用。

SRTP 通常用于广泛的实时通信场景，包括会议通话、多方音频/视频通信和实时媒体传输。它可以用于各种网络拓扑和通信模式。

3 ZRTP加密原理

ZRTP的核心工作原理是基于Diffie-Hellman密钥交换算法的。下面是ZRTP工作原理的详细解释：

3.1 Diffie-Hellman密钥交换

Diffie-Hellman密钥交换是一种公钥密码学技术，允许通信双方协商出一个共享的密钥，而不需要在网络上传输该密钥。在ZRTP中，通信双方各自生成一对公钥和私钥。然后，他们会交换公钥，但不会传输私钥。通过将对方的公钥与自己的私钥结合，双方能够计算出一个共享的密钥，用于加密和解密通信内容。

3.2 密钥验证

为了确保公钥的合法性，ZRTP使用了一种基于哈希函数的方法。通信双方会在通信开始前互相验证对方的公钥，以确保它们没有被篡改。如果验证成功，双方可以信任对方的公钥并继续密钥交换过程。

3.3 前向保密（PFS）

ZRTP支持完美前向保密，这是一项重要的安全功能。它确保即使攻击者在将来获得了通信的长期密钥，他们仍无法解密过去的通信内容。这是因为每次通信都会生成一个新的临时密钥，而不是重复使用长期密钥。这有效地保护了历史通信的安全性。

3 ZRTP加密协议

ZRTP协议RFC6189详见：https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc6189。Responder (Alice) 和 Initiator (Bob) 之间的ZRTP交互流程：

F1 - Hello：Initiator (Bob) 向 Responder (Alice) 发送Hello消息，其中包含协议版本、选项和Initiator的ZID。
F2 - HelloACK：Responder收到Hello消息后，发送HelloACK消息作为响应，表示已成功接收。
F3 - Hello：Responder (Alice) 向 Initiator (Bob) 发送Hello消息，其中包含协议版本、选项和Responder的ZID。
F4 - HelloACK：Initiator (Bob) 收到Hello消息后，发送HelloACK消息作为响应，表示已成功接收。
F5 - Commit：Initiator (Bob) 向 Responder (Alice) 发送Commit消息，其中包含Initiator的ZID、选项和哈希值。
F6 - DHPart1：Responder (Alice) 发送DHPart1消息，其中包含pvr（Responder的DH公钥）和共享密钥哈希。
F7 - DHPart2：Initiator (Bob) 发送DHPart2消息，其中包含pvi（Initiator的DH公钥）和共享密钥哈希。
F8 - Confirm1：Responder (Alice) 发送Confirm1消息，包括MAC、数据/音频/视频/加密标志和签名。
F9 - Confirm2：Initiator (Bob) 发送Confirm2消息，包括MAC、数据/音频/视频/加密标志和签名。
F10 - Conf2ACK：Responder (Alice) 发送Conf2ACK消息，表示已成功接收Confirm2消息。

这些步骤表示了ZRTP协议中的基本交互流程，通过这些步骤，Responder和Initiator能够建立安全的通信通道，并协商密钥以保护通信的隐私和完整性。需要注意的是，实际的ZRTP实现可能会有一些协议选项和细节的不同，但上述流程提供了一般性的概述。