HTTPS：初識SSL

HTTPS：初識SSL

一、SSL簡介

SSL中文名為安全套接字層(Secure Sockets Layer),現如今是應用最廣泛的數據加密協議，該協議是由網景公司在90年代設計的主要用於Web的安全傳輸協議。該協議歷經了三個版本，分別是SSL1.0、SSL2.0、SSL3.0。直到IETF將SSL進行了標準化，並將其稱為TLS(Transport Layer Security)傳輸層安全。嚴格來說TLS（傳輸層安全）是更為安全的升級版 SSL，而現在用的也基本是TLS協議。但是由於SSL這一術語更為常用，因此我們仍然將我們的安全證書稱作 SSL或者SSL/TLS。到現在TLS也已經經歷了四個版本，分別是TLS1.0,TLS1.1(2006),TLS1.2(2008),TLS1.3(2018)。

1.1 非對稱加密算法

所謂的“非對稱加密技術”，意思就是說：“加密”和“解密”使用不同的密鑰 即每個用戶都有兩把鑰匙，一把公鑰一把私鑰。公鑰是對外發布的，所有人都看的到所有人的公鑰，私鑰是自己保存，每個人都只知道自己的私鑰而不知道別人的。用該用戶的公鑰加密後只能該用戶的私鑰才能解密。這種情況下，公鑰是用來加密信息的，確保只有特定的人（用誰的公鑰就是誰）才能解密該信息。 第二種情況，公鑰是用來解密信息的，確保讓別人知道這條信息是真的由我發佈的，是完整正確的。接收者由此可知這條信息確實來自於擁有私鑰的某人，這被稱作

1.2 對稱加密算法

所謂的“對稱加密技術”比較簡單，意思就是說：“加密”和“解密”使用相同的密鑰。就好比你用 7zip 或 WinRAR 創建一個帶密碼（口令）的加密壓縮包。當你下次要把這個壓縮文件解開的時候，你需要輸入同樣的密碼。在這個例子中，密碼/口令就如同剛才說的“密鑰”。

1.3 特點

• SSL可對傳輸的數據進行加密，防止第三方竊取數據

• SSL協議具有防篡改機制，如果傳輸的數據在傳輸過程中被人篡改，通信雙方就會立刻發現

• SSL也具有身份驗證機制，防止身份被人冒充

1.4 SSL在TCP/IP模型中的位置

二、. 基本運行過程

SSL/TLS協議基本思路是採用的非對稱加密算法，客戶端先向服務器請求公鑰，然後再用公鑰進行數據加密，服務器接收到密文之後，再用自己的私鑰解密。

• 1.客戶端向服務器端索要並驗證公鑰

• 2.雙方協商生成“對話密鑰”

• 3.雙方採用“對話密鑰”進行加密通信

從上面的簡要過程可以看出，我們還使用了對稱加密算法，這是因為，如果客戶端與服務器的每一次會話都使用公鑰進行加密運算，由於公鑰加密的計算量是非常大的，因此為了減少這個加密計算消耗的時間，我們對交互數據使用對稱加密算法

而上面的1和2我們又將其稱之為"握手階段" 握手階段客戶端與服務器之間存在四次通信，且通信的數據都是明文傳輸的。

2.1客戶端請求

客戶端向服務器發出需要加密通信的請求，這一步叫做ClientHello請求 客戶端提供的信息如下

信息

客戶端支持的TLS協議版本

客戶端生成一個隨機數，用於後續生成“對話密鑰”

客戶端支持的加密方法，比如DHE-RSA非對稱加密算法

支持的壓縮算法

2.2 服務器回應

信息

確認需要使用的TLS協議版本

服務器也會生成一個隨機數，用於後續生成“對話密鑰”

確認使用的加密算法，比如DHE-RSA非對稱加密算法

服務器的證書

如果服務器需要確認客戶端的身份，就會包含一個證書請求，要求客戶端提供客戶端證書確認身份

2.3客戶端再回應

客戶端得到響應之後，先驗證服務器的證書，如果有問題，就會向用戶提示警告是否繼續訪問，如果沒有問題，客戶端就取出證書中的公鑰，然後向服務器發送以下數據

信息

發送一個用公鑰加密的隨機數數據，這個隨機數也被稱為pre-master key

編碼更改通知，告訴服務器以後的數據都將採用已商定的加密方法和密鑰發送

客戶端握手結束通知，這一項同時也是前面發送的所有內容的hash值，用來提供給服務器做防篡改驗證

到這裡，我們可能會有疑問，為什麼一定要用三個隨機數來生成會話密鑰，原因如下：

不管是客戶端還是服務器，都需要隨機數，這樣生成的密鑰才不會每次都一樣。由於SSL協議中證書是靜態的，因此十分有必要引入一種隨機因素來保證協商出來的密鑰的隨機性。

對於RSA密鑰交換算法來說，pre-master-key本身就是一個隨機數，再加上hello消息中的隨機，三個隨機數通過**一個密鑰導出器最終導出一個對稱密鑰**。

pre master的存在在於SSL協議不信任每個主機都能產生完全隨機的隨機數，如果隨機數不隨機，那麼pre master secret就有可能被猜出來，那麼僅適用pre master secret作為密鑰就不合適了，因此必須引入新的隨機因素，那麼客戶端和服務器加上pre master secret三個隨機數一同生成的密鑰就不容易被猜出了，一個偽隨機可能完全不隨機，可是是三個偽隨機就十分接近隨機了，每增加一個自由度，隨機性增加的可不是一。"

2.4服務器最後的回應

服務器收到客戶端的第三個隨機數pre-master key之後，計算生成本次會話所用的"會話密鑰"。

信息

編碼更改通知，告訴服務器以後的數據都將採用已商定的加密方法和密鑰發送

服務器握手結束通知，這一項同時也是前面發送的所有內容的hash值，用來提供給客戶端做數據防篡改驗證

到這裡，整個握手階段全部結束，之後，客戶端就可以與服務器進行加密通信了，對數據使用“會話密鑰”做對稱加密。

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關鍵字: 通信 技術 網景