SSL/TLS 链接的建立/握手

HTTPS 即 HTTP-within-SSL/TLS，其中 SSL/TLS 又分别表示：

• SSL：Secure Sockets Layer
• TLS：Transport Layer Security

SSL/TLS 建立链接及握手的过程为：

SSL/TLS 建立链接及握手的示意图

阶段一

• Client Hello
  • 客户端向服务器发送
    • 随机数 Random1
    • 客户端支持的加密套件 Support Ciphers
    • SSL 版本
• Server Hello
  • 服务器向客户端发送
  • 从客户端发送加密套件列表中选择一个，加密套件决定了后续加密及生成摘要的算法
  • 生成随机数Random2。两端的随机数会在后续生成对称密钥时使用。

阶段二

• Certificate
  • 服务器将自己的证书下发给客户端，让客户端验证服务器的身份。（ 12306 曾经使用国内自己签发的证书，结果 Chrome 不认就是这个道理）
  • 客户端验证后从证书取出公钥
• Server Key Exchange
  • DH 算法需要此步骤，发送服务器使用的 DH参数，RSA 不需要
• Certificate Request
  • 可选。服务器要求客户端上报证书。对安全性要求极高时使用。
• Server Hello Done
  • 通知客户端 Server Hello 结束

阶段三

• Certificate Verify

  • 客户端收到证书后从CA验证其合法性。
  • 验证合法后从证书取出公钥，生成随机数 Random3
  • 使用公钥非对称加密Random3 生成 PreMaster Key

• Client Key Exchange

  • 客户端将 PreMaster Key 发送服务器，服务器用自己的私钥解出 Random3。
  • 此时两端都拥有 Random 1~3
  • 两端使用相同的算法生成密钥，握手结束后的数据传输都使用此密钥进行对称加密。

• 为何需要三个随机数？

  • 因为SSL/TSL 握手过程数据明文传输，多个随机数种子生成的密钥不容易暴力破解。

阶段四

• Change Cipher Spec (Client)
  • 这是一条事件消息
  • 客户端通知服务端后续消息都会使用前面协商出来的密钥加密。
• Encrypted Handshake Message (Client)
  • 这是条 Client Finish 消息
    • 客户端将前面的握手消息生成摘要，使用前面协商的密钥加密。
  • 这是客户端发出的第一条加密消息
  • 服务端使用密钥解密，解密成功说明密钥一致。
• Change Cipher Spec (Server)
  • 事件消息
  • 服务端通知客户端后续消息都使用加密。
• Encrypted Handshake Message (Server)
  • Server Finish 消息
  • 服务端将握手过程生成摘要
  • 使用密钥加密发送给客户端
  • 这是服务端发送的第一条加密消息
  • 客户端收到后解密，成功说明密钥一致。

相关资源

• An overview of the SSL or TLS handshake
• TLS Security 5: Establishing a TLS Connection
• SSL/TLS 握手过程详解