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SSL/TLS工作原理

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明文通信可能出现中间人攻击导致数据泄露或被篡改。SSL和TLS是一种保护通信的协议。

TLS1.0是SSL3.0的升级版。通常被标记为SSL3.1。所以通常都将两者并称为：SSL/TLS。以此可推TLS 1.1对应SSL 3.2 etc…

两者差异并不太大，但是不能互换。查看更多差异
目前应用最广泛的是TLS1.0和SSL3.0。

原理

TLS协议中，客户端与服务端首先使用非对称加密算法通信，用于协商出密钥，之后用协商出的密钥将通信数据做对称加密，然后开始加密通信。

协商过程

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客户端                                               服务端

ClientHello                  -------->
                                                ServerHello
                                               Certificate*
                                         ServerKeyExchange*
                                        CertificateRequest*
                             <--------      ServerHelloDone
Certificate*
ClientKeyExchange
CertificateVerify*
[ChangeCipherSpec]
Finished                     -------->
                                         [ChangeCipherSpec]
                             <--------             Finished
Application Data             <------->     Application Data

图来自TLS RFC

  1. client向server发起请求，提供自己支持的协议版本，加密算法和压缩算法
  2. server回应client，选择彼此支持的最高版本，确定加密算法和压缩算法
  3. server发送自己的证书
  4. client验证server的证书后，使用证书通知server变更secret。
  5. client通知server开始加密通信
  6. server用私钥解密获取变更后的secret 然后使用secret 将数据对称加密后发送
  7. 接下来使用对称加密通信

一些细节

server的证书

我们要确保server发来的证书确定是其本人，而不是中间人。
server发来证书时，证书会标识其由哪个CA签发，我们根据CA的公钥可以验证该证书是否由CA签发。
可以通过根CA验证

通知server变更key

常见的有两种方法：RSA和匿名Diffie-Hellman。
首先client与server在发送clientHello和serverHello中曾各生成1个随机数

RSA：

  1. client验证server证书后，用证书加密一个随机数（Premaster secret），发给server
  2. server使用私钥解密获得Premaster secret
  3. 双方使用 Premaster secret + hello信息中的两个随机数 生成secret

Diffie-Hellman：

  1. server回复serverHello后，生成一个Server DH Parameter 并用私钥加密后发给client
  2. client使用server证书中的公钥解密获得Server DH Parameter
  3. client将生成的Client DH Parameter发送给server
  4. client和server使用交换的DH参数生成 secret

https

https是http协议基于TLS的一种应用场景，其他协议也可以使用。

  • FTP
  • POP
  • SMTP

参考