SSL/TLS 协议

SSL/TLS 协议位于网络 OSI 七层模型的会话层,用来加密通信 。SSL(Secure Sockets Layer,安全套接字层)是一种标准安全协议,用于在在线通信中建立Web服务器和浏览器之间的加密链接 。SSL 通过互相认证、使用数字签名确保完整性、使用加密确保私密性,以实现客户端和服务器之间的安全通讯 。
【SSL/TLS 协议】TLS(Transport Layer Security,传输层安全)是 IETF 在 SSL 3.0 的基础上设计的协议,它是 SSL 协议的升级版 。两者差别极小,可以理解为 TLS 是 SSL 3.1 。
TLS 协议结构
TLS 协议分成两层:TLS 记录协议(TLS record protocol)、TLS 握手协议(TLS handshake protocol)

SSL/TLS 协议

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TLS 握手协议负责加密以外的其他事情 。握手协议分成 4 个子协议,分别是:
  • 握手协议 :负责通信双方之间协商决定密码算法和共享密钥
  • 密码规格变更协议 :负责向通信对象传达变更密码方式的信号
  • 警告协议 :负责在发生错误时将错误传给对方
  • 应用数据协议 :是将TLS承载的应用数据传达给通讯对象
TLS 记录协议负责消息的压缩、加密以及数据的认证 。TLS 记录协议使用到的所有的算法等都是经过握手协议协商确认后的,以保证通讯双方是使用相同的算法 。处理过程:
  • 首先,消息会被分割成多份,并用协商好的压缩算法进行压缩 。
  • 其次,压缩片段会加上消息认证码以保证完整性,为了防止重放攻击还加上了片段编号 。
  • 再次,压缩后的消息片段会加上消息认证码一起进行加密 。加密使用 CBC 模式,初始向量是通过主密码生成 。
  • 最后,加密后的报文,再加上数据类型、版本号、压缩后的长度组成的报头,就是最终的数据报文 。
握手过程
SSL/TLS 协议

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  1. ClientHello(客户端 -> 服务器)
  • 客户端向服务端发送自己的信息:可用的版本号、当前时间、客户端随机数、会话ID、可用的密码套件清单、可用的压缩方式清单 。
  • 可用的版本号、可用的密码套件清单、可用的压缩方式清单:因为不同的浏览器可能支持的情况不一样,所以需要发送给服务端以方便协商 。
  • 当前时间:TLS不使用,但是上层的协议有可能使用 。
  • 客户端随机数:后面会使用到 。
  • 会话ID:客户端和服务端需要重新使用之前的连接时,会使用到此信息 。
  1. ServerHello(服务器 -> 客户端)
  • 服务端向客户端发送自己的信息:使用的版本号、当前时间、服务器随机数、会话ID、使用的密码套件清单、使用的压缩方式清单
  • 使用的版本号、使用的密码套件清单、使用的压缩方式清单:这里发送的就是协商后的确定结果
  • 当前时间:TLS不使用,但是上层的协议有可能使用
  • 服务器随机数:后面会使用到
  1. Certificate(服务器 -> 客户端)
  • 发送服务器的证书,包含证书清单,客户端会对其进行验证 。如果是匿名通信,则不发送该消息 。
  • 如果 Certificate 不足以满足需求时,则会发送 ServerKeyExchange (服务器 -> 客户端)消息 。具体的内容根据密码套件的不同而有所不同 。这个不是必须的 。
  • 双向认证,服务器则会发送 CertificateRquest(服务器 -> 客户端)找客户端要其证书用来验证 。这个也不是必须的 。
  1. ServerHelloDone(服务器 -> 客户端)
  • 通知客户端 Hello 时间结束 。
  • 如果服务器要了客户端的证书,则客户端发送 Certificate(客户端 -> 服务器)将其证书发送给服务器 。
  1. ClientKeyExchange(客户端 -> 服务器)