SSL/TLS简介
TLS（Transport Layer Security，传输层安全协议），以及它的前身SSL（Secure Sockets Layer，安全套接层）是一种安全协议。Netscape公司在1994年推出HTTPS协议，使用SSL进行加密，这是SSL的起源。1999年公布了第一版的TLS协议，类似于SLLv3，只是对其做出了一些更改。
SSL协议处在计算机网络中的应用层和运输层之间，它不依赖于平台和运行程序的协议。
几个知名的使用SSL加密的协议：
HTTP over SSL (HTTPS)
简称为HTTPS，它的产生是为了加密网页，HTTP是第一个使用SSL保障安全的应用层协议。HTTPS在RFC2818被标准化，HTTPS工作在443端口，HTTP默认工作在80端口。
Email over SSL
类似于HTTP over SSL，协议如下：
- SMTP、IMAP能够支持SSL
- SMTP over TLS在标准文档RFC2487中
SSL原理详解
基本运行过程
SSL/TLS协议是采用公钥加密法实现的，客户端先向服务器端索要公钥，用公钥加密信息，服务器收到密文后，用自己的私钥解密；二者协商生成”对话密钥“，采用该”对话密钥“进行加密通信。
SSL建立的总过程
客户端向服务器索要并验证公钥，双方协商生成”对话密钥“的过程又称为”握手阶段“，该阶段涉及四次握手通信，且该阶段的通信都是明文的。以下一一来分析。
1. 客户端发出请求（ClientHello）
该步客户端（通常为浏览器）向服务器提供以下信息：
- 支持的协议版本（Version），如TLSv1.0
- 一个客户端生成的随机数（Random），之后用于生成”对话密钥“
- 会话ID（Session id）：
- 如果客户端第一次连接到服务器，那么该字段为空。
- 如果该字段不为空，则说明以前与服务器有连接，在此期间，服务器使用Session ID映射对称密钥，并将Session ID存储在客户端浏览器中，为映射设置一个时间限，如果浏览器将来连接到同一台服务器，它将发送Session ID，服务器对映射的Session ID进行验证，并使用以前用过的对称密钥来恢复会话，该情况下不需要握手，也成为SSL会话恢复。
- 支持的加密套件（Cipher Suites），这是由客户按优先级排列的，但完全由服务器决定发送与否。服务器会从客户端发送的加密套件中选择一种作为共同的加密套件，如RSA公钥加密。
- 支持的压缩方法，这是为了减少带宽。从TLS 1.3开始，协议禁用了TLS压缩，因为使用压缩时攻击可以捕获到用HTTP头发送的参数，该攻击可以劫持Cookie。
- 扩展包。
2. 服务器回应（ServerHello）
该步骤包含以下内容：
- 确认使用的版本，如TLSv1.0，如果浏览器与服务器支持的版本不一致，服务器会关闭加密通信。
- 一个服务器生成的随机数，之后用于生成”对话密钥“
- 确认使用的加密套件
- 会话ID（Session ID）：
- 服务器将约定的Session参数存储在TLS缓存中，并生成与之对应的Session ID，它将与ServerHello一起发送到客户端。客户端可以写入约定的参数到此Session ID，并给定到期时间，客户端将在ClientHello中包含该ID。如果客户端再次连接到该服务器，服务器可以检查与Session ID对应的缓存参数，并重用他们而无需再次握手。这可以节省大量计算成本。
- 但在谷歌等大流量应用程序中这种方法存在缺点，每天有数百万人连接到服务器，服务器必须使用Session ID保留所有Session参数的TLS缓存，这是一笔巨大的开销。为解决该问题，在扩展包中加入Session Tickets，在这里客户端可以在ClientHello中指定它是否支持Session Tickets，然后服务器将创建一个新的Session Tickets，并使用只有服务器知道的经过私钥加密的Session参数，该参数存储在客户端中，因此所有Session数据仅存储在客户端计算机上，但Ticket仍然是安全的，因为该密钥只有服务器知道。
- 扩展包
- 服务器证书
当服务器需要确认客户端身份时，就会再包含一个请求，要求客户端提供”客户端证书“。例如金融机构只允许认证客户连入自己的网络，会向正式用户提供USB密钥（U盾），里面包含一张客户端证书。
3. 客户端回应
客户端收到服务器回应后首先验证服务器的证书，如果证书存在问题，如证书过期、由非可信机构颁布、或证书域名与实际域名不一致，会向客户端访问者发出警告，询问是否继续通信。
证书没有问题则客户端会从中取出公钥然后发送以下信息：
- 一个随机数（pre-master-key)；该随机数用服务器公钥加密，防止被窃听。
- **编码改变通知，**表示随后的信息都将用双方商定的加密方法和密钥发送。
- 客户端结束握手通知，该项同时也是前面发送所有内容的哈希值，用来供服务器验证。
上面第一项的随机数是握手阶段出现的第三个随机数，称“pre-master-key”，之后客户端和服务器就同时有了3个随机数，接着用双方事先商定的加密方法各自生成本次会话用的同一把“会话密钥”。
pre-master-key与前面服务器和客户端在Hello阶段产生的两个随机数结合在一起生成了Master Secret。
4. 服务器的最后回应
服务器收到客户端第三个随机数pre-master-key后，计算生成本次会话使用的“会话密钥”，然后向客户端发送以下信息：
- 编码改变通知，表示随后的信息都将用双方商定的加密方法和密钥发送。
- 服务器握手结束通知，该项同时也是前面发送的所有内容的哈希值，用来供客户端验证。
至此整个握手阶段就结束了，接下来客户端与服务器进入加密通信，就是完全使用普通的HTTP协议，只是使用了“会话密钥”加密内容。
SSL协议的结构体系
SSL体系结构包含两个协议子层，底层为SSL记录协议层；高层为SSL握手协议层。
- SSL记录协议层：记录协议为高层协议提供基本的安全服务，如数据封装、压缩、加密等基本功能。所以我们可以知道，所有的传输数据都被封装在记录中。
- SSL握手协议层包括：
- SSL握手协议：协调客户和服务器的状态，是双方能达到状态的同步
- SSL密码参数修改协议：更新用于当前连接的密码组。
- SSL告警协议：发现异常时为对等方传递警告
参考
最后修改于 2021-12-03