SSL / TLS 工作原理和详细握手过程
SSL / TLS 工作原理和详细握手过程
HTTPS与HTTP的主要区别在于前者多了一层SSL（安全套接层）或TLS（安全传输层协议）。这层安全机制确保了互联网通信的安全性。本文将详细介绍SSL/TLS的工作原理和握手过程，帮助读者理解这一重要安全机制的核心概念和具体实现。
1. SSL/TLS以及SSL/TLS握手的概念
SSL和TLS协议可以为通信双方提供识别和认证通道，从而保证通信的机密性和数据完整性。TLS协议是从Netscape SSL 3.0协议演变而来的，不过这两种协议并不兼容，SSL已经被TLS取代。所以下文就以TLS指代安全层。
TLS握手是启动HTTPS通信的过程，类似于TCP建立连接时的三次握手。在TLS握手的过程中，通信双方交换消息以相互验证，相互确认，并确立它们所要使用的加密算法以及会话密钥（用于对称加密的密钥）。可以说，TLS握手是HTTPS通信的基础部分。
2. TLS握手过程中发生了什么
我们已经知道TLS握手的目的是建立安全连接，那么通信双方在这个过程中究竟干了什么呢？下面就是答案：
- 商定双方通信所使用的的TLS版本（例如TLS1.0, 1.2, 1.3等等）；
- 确定双方所要使用的密码组合；
- 客户端通过服务器的公钥和数字证书（上篇文章已有介绍）上的数字签名验证服务端的身份；
- 生成会话密钥，该密钥将用于握手结束后的对称加密。
3. TLS握手详细过程
下面来看TLS握手的详细过程（注：此图与HTTPS详解一中的HTTPS原理图的流程大致相同，不同的是此图把重点放在了TLS握手的相关概念上）：
"client hello"消息：客户端通过发送"client hello"消息向服务器发起握手请求，该消息包含了客户端所支持的TLS版本和密码组合以供服务器进行选择，还有一个"client random"随机字符串。
"server hello"消息：服务器发送"server hello"消息对客户端进行回应，该消息包含了数字证书，服务器选择的密码组合和"server random"随机字符串。
验证：客户端对服务器发来的证书进行验证，确保对方的合法身份，验证过程可以细化为以下几个步骤：
- 检查数字签名
- 验证证书链（这个概念下面会进行说明）
- 检查证书的有效期
- 检查证书的撤回状态（撤回代表证书已失效）
"premaster secret"字符串：客户端向服务器发送另一个随机字符串"premaster secret（预主密钥）"，这个字符串是经过服务器的公钥加密过的，只有对应的私钥才能解密。
使用私钥：服务器使用私钥解密"premaster secret"。
生成共享密钥：客户端和服务器均使用client random，server random和premaster secret，并通过相同的算法生成相同的共享密钥KEY。
客户端就绪：客户端发送经过共享密钥KEY加密过的"finished"信号。
服务器就绪：服务器发送经过共享密钥KEY加密过的"finished"信号。
达成安全通信：握手完成，双方使用对称加密进行安全通信。
自制时序图：