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SSL/TLS

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  • SSL
    Secure Socket Layer,安全套接字层,为Netscape所研发,用以保障在Internet上数据传输之安全,利用数据加密(Encryption)技术,可确保数据在网络上之传输过程中不会被截取。当前版本为3.0。它已被广泛地用于Web浏览器与服务器之间的身份认证和加密数据传输。
    SSL协议位于TCP/IP协议与各种应用层协议之间,为数据通讯提供安全支持。SSL协议可分为两层: SSL记录协议(SSL Record Protocol):它建立在可靠的传输协议(如TCP)之上,为高层协议提供数据封装、压缩、加密等基本功能的支持。 SSL握手协议(SSL Handshake Protocol):它建立在SSL记录协议之上,用于在实际的数据传输开始前,通讯双方进行身份认证、协商加密算法、交换加密密钥等
  • TLS
    Transport Layer Security,传输层安全协议,用于两个应用程序之间提供保密性和数据完整性。
    TLS 1.0是IETF(Internet Engineering Task Force,Internet工程任务组)制定的一种新的协议,它建立在SSL 3.0协议规范之上,是SSL 3.0的后续版本,可以理解为SSL 3.1,它是写入了 RFC 的。该协议由两层组成: TLS 记录协议(TLS Record)和 TLS 握手协议(TLS Handshake)。较低的层为 TLS 记录协议,位于某个可靠的传输协议(例如 TCP)上面。

TLS握手

TLS协议分为两部分:Handshake Protocol和Record Protocol。其中Handshake Protocol用来协商密钥,协议的大部分内容就是通信双方如何利用它来安全的协商出一份密钥。 Record Protocol则定义了传输的格式。

由于非对称加密的速度比较慢,所以它一般用于密钥交换,双方通过公钥算法协商出一份密钥,然后通过对称加密来通信,当然,为了保证数据的完整性,在加密前要先经过HMAC的处理。

handshake

TLS缺省只进行server端的认证,客户端的认证是可选的([ ]中是可选项)。只进行server端的认证叫单向认证,server端客户端同时认证的叫双向认证。

单向认证流程

single-handshake

  1. 客户端向服务端发送SSL协议版本号、加密算法种类、随机数等信息。
  2. 服务端给客户端返回SSL协议版本号、加密算法种类、随机数等信息,同时也返回服务器端的证书,即公钥证书
  3. 客户端使用服务端返回的信息验证服务器的合法性,包括:
    证书是否过期
    发型服务器证书的CA是否可靠
    返回的公钥是否能正确解开返回证书中的数字签名
    服务器证书上的域名是否和服务器的实际域名相匹配
    验证通过后,将继续进行通信,否则,终止通信
  4. 客户端向服务端发送自己所能支持的对称加密方案,供服务器端进行选择
  5. 服务器端在客户端提供的加密方案中选择加密程度最高的加密方式。
  6. 服务器将选择好的加密方案通过明文方式返回给客户端
  7. 客户端接收到服务端返回的加密方式后,使用该加密方式生成产生随机码,用作通信过程中对称加密的密钥,使用服务端返回的公钥进行加密,将加密后的随机码发送至服务器
  8. 服务器收到客户端返回的加密信息后,使用自己的私钥进行解密,获取对称加密密钥。
  9. 在接下来的会话中,服务器和客户端将会使用该密码进行对称加密,保证通信过程中信息的安全。

双向认证流程

double-handshake

  1. 客户端向服务端发送SSL协议版本号、加密算法种类、随机数等信息。
  2. 服务端给客户端返回SSL协议版本号、加密算法种类、随机数等信息,同时也返回服务器端的证书,即公钥证书
  3. 客户端使用服务端返回的信息验证服务器的合法性,包括:
    证书是否过期
    发型服务器证书的CA是否可靠
    返回的公钥是否能正确解开返回证书中的数字签名
    服务器证书上的域名是否和服务器的实际域名相匹配
    验证通过后,将继续进行通信,否则,终止通信
  4. 服务端要求客户端发送客户端的证书,客户端会将自己的证书发送至服务端
  5. 验证客户端的证书,通过验证后,会获得客户端的公钥
  6. 客户端向服务端发送自己所能支持的对称加密方案,供服务器端进行选择
  7. 服务器端在客户端提供的加密方案中选择加密程度最高的加密方式
  8. 将加密方案通过使用之前获取到的公钥进行加密,返回给客户端
  9. 客户端收到服务端返回的加密方案密文后,使用自己的私钥进行解密,获取具体加密方式,而后,产生该加密方式的随机码,用作加密过程中的密钥,使用之前从服务端证书中获取到的公钥进行加密后,发送给服务端
  10. 服务端收到客户端发送的消息后,使用自己的私钥进行解密,获取对称加密的密钥,在接下来的会话中,服务器和客户端将会使用该密码进行对称加密,保证通信过程中信息的安全。

参考&鸣谢