SSL/TLS协议学习笔记

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HTTPS的安全机制，建立在SSL/TLS协议的基础上。每一次会话前，会通过SSL/TLS协议为客户端和服务器生成一个会话密钥，来进行数据的对称加密。下面来看看SSL/TLS协议的具体流程。

SSL协议的握手过程

开始加密通信之前，客户端和服务器首先必须建立连接和交换参数，这个过程叫做握手（handshake）。
假定客户端叫做爱丽丝，服务器叫做鲍勃，整个握手过程可以用下图说明：

握手阶段分成五步:

  • 第一步，爱丽丝给出协议版本号、一个客户端生成的随机数（Client random），以及客户端支持的加密方法。

  • 第二步，鲍勃确认双方使用的加密方法，并给出数字证书、以及一个服务器生成的随机数（Server random）。

  • 第三步，爱丽丝确认数字证书有效，然后生成一个新的随机数（Premaster secret），并使用数字证书中的公钥，加密这个随机数，发给鲍勃。

  • 第四步，鲍勃使用自己的私钥，获取爱丽丝发来的随机数（即Premaster secret）。

  • 第五步，爱丽丝和鲍勃根据约定的加密方法，使用前面的三个随机数，生成”对话密钥”（session key），用来加密接下来的整个对话过程。

上面的五步，画成一张图，就是下面这样:

客户端如何验证接收到的证书

其中第三步是最重要的，爱丽丝是如何确认鲍勃发来的数字证书有效的而不是被别人篡改的呢，先看看如何篡改证书，流程如下：

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客户端<------------攻击者<------------服务端
        伪造证书            拦截请求

为了回答这个问题，需要引入数字签名(Digital Signature)。

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+---------------------+
| A digital signature |
|(not to be confused  |
|with a digital       |
|certificate)         |            +---------+              +--------+
| is a mathematical   |----哈希--->| 消息摘要  |---私钥加密--->| 数字签名 |
|technique used       |            +---------+              +--------+
|to validate the      |
|authenticity and     |
|integrity of a       |
|message, software    |
|or digital document. |
+---------------------+

将一段文本通过哈希（hash）和私钥加密处理后生成数字签名

假设消息传递在Bob，Susan和Pat三人之间发生。Susan将消息连同数字签名一起发送给Bob，Bob接收到消息后，可以这样验证接收到的消息就是Susan发送的

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| A digital signature |
|(not to be confused  |
|with a digital       |
|certificate)         |            +---------+
| is a mathematical   |----哈希--->|  消息摘要 |
|technique used       |            +---------+
|to validate the      |                 |
|authenticity and     |                 |
|integrity of a       |                 |
|message, software    |                 对
|or digital document. |                 比
+---------------------+                 |
                                        |
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          +--------+               +---------+
          | 数字签名 |---公钥解密--->|  消息摘要 |
          +--------+               +---------+

当然，这个前提是Bob知道Susan的公钥。更重要的是，和消息本身一样，公钥不能在不安全的网络中直接发送给Bob。

此时就引入了证书颁发机构（Certificate Authority，简称CA），CA数量并不多，Bob客户端内置了所有受信任CA的证书。CA对Susan的公钥（和其他信息）数字签名后生成证书。

Susan将证书发送给Bob后，Bob通过CA证书的公钥验证证书签名。

事实上，Bob客户端内置的是CA的根证书(Root Certificate)，HTTPS协议中服务器会发送证书链（Certificate Chain）给客户端。

扩展链接-HTTPS工作原理