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在 HTTPS 加密中真正起作用的其实是 SSL/TLS 协议。SSL/TLS 协议作用在 HTTP 协议之下,对于上层应用来说,原来的发送接收数据流程不变,这就很好地兼容了老的 HTTP 协议,这也是软件开发中分层实现的体现。
SSL/TLS 握手是为了安全地协商出一份对称加密的秘钥
握手第一步是客户端向服务端发送 Client Hello 消息,这个消息里包含了一个客户端生成的随机数 Random1、客户端支持的加密套件(Support Ciphers)和 SSL Version 等信息。通过 Wireshark 抓包,我们可以看到如下信息:
第二步是服务端向客户端发送 Server Hello 消息,这个消息会从 Client Hello 传过来的 Support Ciphers 里确定一份加密套件,这个套件决定了后续加密和生成摘要时具体使用哪些算法,另外还会生成一份随机数 Random2。注意,至此客户端和服务端都拥有了两个随机数(Random1+ Random2),这两个随机数会在后续生成对称秘钥时用到。
这一步是服务端将自己的证书下发给客户端,让客户端验证自己的身份,客户端验证通过后取出证书中的公钥。
如果是DH算法,客户端还要发送服务器使用的DH参数。RSA算法不需要这一步。
Certificate Request 是服务端要求客户端上报证书,这一步是可选的,对于安全性要求高的场景会用到。
Server Hello Done 通知客户端 Server Hello 过程结束。
客户端收到服务端传来的证书后,先从 CA 验证该证书的合法性,验证通过后取出证书中的服务端公钥,再生成一个随机数 Random3,再用服务端公钥非对称加密 Random3 生成 PreMaster Key。
上面客户端根据服务器传来的公钥生成了 PreMaster Key,Client Key Exchange 就是将这个 key 传给服务端,服务端再用自己的私钥解出这个 PreMaster Key 得到客户端生成的 Random3。至此,客户端和服务端都拥有 Random1 + Random2 + Random3,两边再根据同样的算法就可以生成一份秘钥,握手结束后的应用层数据都是使用这个秘钥进行对称加密。
为什么要使用三个随机数呢?这是因为 SSL/TLS 握手过程的数据都是明文传输的,并且多个随机数种子来生成秘钥不容易被暴力破解出来。客户端将 PreMaster Key 传给服务端的过程如下图所示:
这一步是客户端通知服务端后面再发送的消息都会使用前面协商出来的秘钥加密了,是一条事件消息。
这一步对应的是 Client Finish 消息,客户端将前面的握手消息生成摘要再用协商好的秘钥加密,这是客户端发出的第一条加密消息。服务端接收后会用秘钥解密,能解出来说明前面协商出来的秘钥是一致的。
这一步是服务端通知客户端后面再发送的消息都会使用加密,也是一条事件消息。
这一步对应的是 Server Finish 消息,服务端也会将握手过程的消息生成摘要再用秘钥加密,这是服务端发出的第一条加密消息。客户端接收后会用秘钥解密,能解出来说明协商的秘钥是一致的。
到这里,双方已安全地协商出了同一份秘钥,所有的应用层数据都会用这个秘钥加密后再通过 TCP 进行可靠传输。
1、客户机发送一个clienthello消息,说明它支持的加密算法、压缩方法等.
2、客户机收到服务器返回的一个serverhello消息,包含服务器选择的连接参数(选择的加密算法等)。
3、双方知道了连接参数之后,客户端与服务器交换证书(通常基于X.509证书格式)。
4、双方再从 CA 验证该证书的合法性,验证通过后取出证书中的公钥,然后双方通过公钥保密协商(DH协定)生成共同的“主密钥”,即握手成功。之后的数据用“主密钥”加密,用各自私钥解密。
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