HTTPS(二) -- SSL/TLS 工作原理和详细握手过程

绝地灬酷狼 2022-10-25 04:47 145阅读 0赞

上一篇 [HTTPS 基础知识][HTTPS]中讲解了对称加密，非对称加密，非对称加密改良方案，非对称加密 + 对称加密，中间人攻击，数字证书，数字签名，HTTPS 工作原理，我们知道 HTTPS 其实就是在 HTTP 层和 TCP 之间加了一个 SSL/TLS 层：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2hhcHB5amFjb2I_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
这里我们再来说说 SSL 握手的过程

类似与 TCP 的 3 次握手建立 TCP 连接，SSL 握手是用于建立 SSL（Security Socket Layer）层的连接。SSL 握手的场景很多，比如最常见的 HTTPS，访问 https://www.baidu.com 时，在进行 HTTPS 的应用数据传递之前，需要建立 SSL 的连接

## 1 SSL 握手有三个目的： ##

*  客户端与服务器选择相同的数据保护算法；
 *  确定加密密钥；
 *  握手还可以选择对客户端进行认证。

## 2 TLS 握手详细过程 ##

下图展示了 SSL/TSL 握手的详细过程  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2hhcHB5amFjb2I_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

SSL / TLS 握手详细过程

1.  **"client hello" 消息**：客户端通过发送 “client hello” 消息向服务器发起握手请求，该消息包含了客户端所支持的 TLS 版本，支持的算法列表和密码组合以供服务器进行选择，还有一个 “client random” 随机字符串。
2.  **"server hello" 消息**：服务器发送 “server hello” 消息对客户端进行回应，该消息包含了服务器选择的加密算法，服务器选择的密码组合，数字证书和 “server random” 随机字符串。
3.  **验证**：客户端对服务器发来的证书进行验证，确保对方的合法身份，验证过程可以细化为以下几个步骤：
    
     *  检查数字签名
     *  验证证书链
     *  检查证书的有效期
     *  检查证书的撤回状态 (撤回代表证书已失效)
4.  **"premaster secret"字符串**：客户端向服务器发送另一个随机字符串 “premaster secret (预主密钥)”，这个字符串是经过服务器的公钥加密过的，只有对应的私钥才能解密。
5.  **使用私钥**：服务器使用私钥解密 “premaster secret”。
6.  **生成共享密钥**：客户端和服务器均使用 client random，server random 和 premaster secret，并通过相同的算法生成相同的共享密钥 KEY。
7.  **客户端就绪**：客户端发送经过共享密钥 KEY 加密过的 “finished” 信号，为了防止握手过程遭到篡改，该消息的内容是前一阶段所有握手消息的MAC值。
8.  **服务器就绪**：服务器发送经过共享密钥 KEY 加密过的 “finished” 信号，该消息的内容是前一阶段所有握手消息的 MAC 值。
9.  **达成安全通信**：握手完成，双方使用对称加密进行安全通信。

第 8 与第 9 步用以防止握手本身遭受篡改。设想一个攻击者想要控制客户端与服务器所使用的算法。客户端提供多种算法的情况相当常见，某些强度弱而某些强度强，以便能够与仅支持弱强度算法的服务器进行通信。攻击者可以删除客户端在第 1 步所提供的所有高强度算法，于是就迫使服务器选择一种弱强度的算法。第 8 步与第 9 步的 MAC 交换就能阻止这种攻击，因为客户端的 MAC 是根据原始消息计算得出的，而服务器的 MAC 是根据攻击者修改过的消息计算得出的，这样经过检查就会发现不匹配。

证书链 (certificate chain)：也称为证书路径，是用于认证实体合法身份的证书列表，具体到 HTTPS 通信中，就是为了验证服务器的合法身份。之所以使用证书链，是为了保证根证书 (root CA certificate) 的安全，中间层可以看做根证书的代理，起到了缓冲的作用，如下图所示：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2hhcHB5amFjb2I_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

证书链从根证书开始，并且证书链中的每一级证书所标识的实体都要为其下一级证书签名，而根证书自身则由证书颁发机构签名。客户端在验证证书链时，必须对链中所有证书的数字签名进行验证，直到达到根证书为止。

参考：https://segmentfault.com/a/1190000021559557

[HTTPS]: https://blog.csdn.net/happyjacob/article/details/108557143?spm=1001.2014.3001.5501
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2hhcHB5amFjb2I_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221024/e95ada84c24940fda8db15e66f8ce6a6.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2hhcHB5amFjb2I_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20221024/c6e959bfd3f6401f84c5ac3849a47e42.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2hhcHB5amFjb2I_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20221024/1ffdc8f5337d483b8b2acd0aea4aae58.png