2 TLS-v1.2与SSL-v3.1

TLSv1.2介绍及Https协议SSL建立过程分析（OpenSSL源码）

SSL3.1就是TLS1.0

2.1 TLSv1.2协议

3个作用：

身份认证：通过证书认证来确认对方的身份，防止中间人攻击
数据私密性：使用对称性密钥加密传输的数据，由于密钥只有客户端/服务端有，其他人无法窥探。
数据完整性：使用摘要算法对报文进行计算，收到消息后校验该值防止数据被篡改或丢失。

2.1.1 TLS传输过程

使用wireshark抓包的结果：

其中1-4是握手阶段，5是指握手后双方使用商议好的秘钥进行通讯。

2中并列着Server Hello,Certificate等多个类型，是因为这是一个Multiple Handshake Messages，一次性发送多个握手协议包，如下图所示：

2.1.2 传输过程总体描述

（1）客户端提供【客户端随机数、可选算法套件、sessionId】等信息（2）服务端提供【服务端随机数、选用算法套件、sessionId】等信息（3）服务端提供证书（4）服务端与客户端互换算法需要的参数（5）客户端根据前面提到的随机数和参数生成master secret，确认开始使用指定算法加密，并将握手信息加密传输给服务端，用来校验握手信息、秘钥是否正确（6）服务端进行与（5）一样的操作（7）客户端、服务端可以用master secret进行加密通讯

2.1.3 传输中的一些参数

cipher suites：算法套件

每个算法套件是一组算法，以TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256为例。其中

ECDHE：用于协商秘钥 https://blog.csdn.net/mrpre/article/details/78025940
RSA：用于身份验证
AES_128_GCM：用于对称加密通讯
SHA256：用于生成摘要，验证数据完整性

秘钥协商过程

这里涉及到几个参数，client random，server random，pre master key，master key，其中master key是最终协商出来的秘钥，后续对称加密通讯都是使用master key。

（1）master key是使用伪随机算法，结合client random，server random，pre master key三个随机因素生成的。

（2）client random和server random是客户端和服务端分别生成的随机数，这样增加了随机性。

（3）pre master key也是通过一定规则计算出来的随机数。我们依旧以TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256为例讲述一下pre master key的生成过程。

① 客户端随机生成随机值Ra，计算Pa = Ra Q(x, y)，Q(x, y)为全世界公认的某个椭圆曲线算法的基点。将Pa发送至服务器。 ② 服务器随机生成随机值Rb，计算Pb - Rb Q(x, y)。将Pb发送至客户端。由于算法的不可逆转性，外界无法通过Pa、Pb推算出Ra、Rb ③ 因为算法保证了Ra Pb= Rb Pa，所以客户端计算S = Ra Pb；服务器计算S = Rb Pa，提取其中的S的x向量作为密钥（pre master key）

TLS握手过程中服务器和客户端互换参数，就是在交换Pa和Pb，交换后服务器和客户端可根据ECDHE算出同一个pre master key。

2.1.4 身份验证过程

做两件事情：

确认服务器发送过来的证书是合法的
确认服务器拥有私钥

1 验证证书合法性

以csdn网站为例，其证书结构如下：

服务端发送证书给客户端时，需要发送整个证书链（这里没有传输根证书，我认为是因为浏览器自带了根证书，并且信任它）

每个证书包含了一些基本信息、证书公钥和证书签名。其中证书签名是对证书进行摘要计算，并使用颁发机构的私钥加密生成。

为证实csdn.net证书的合法性，我们需要用GeoTrust RSA CA 2018的公钥对证书签名进行解密，解密后与证书的摘要进行对比，一致证明csdn.net证书是没有问题的。同样的，我们需要证明GeoTrust RSA CA 2018的合法性，使用DigiCert的公钥。 DigiCert是浏览器信任的根证书，无需校验。

2 验证服务器拥有私钥

如果密钥协商过程使用的是RSA算法，则已经验证了服务器拥有私钥如果密钥协商过程使用的是ECDHE算法，则没有验证服务器的私钥，此时需要在server key exchange时，对数据进行摘要计算并使用私钥加密，如果客户端可以使用公钥正常解密，则证明服务器拥有私钥。

3 sessionId - 握手重用

在Hello的过程中，有一个sessionId的字段，是用来重用握手信息的。（1）第一次握手的时候客户端发送的sessionId为空，服务端会生成sessionId返回给客户端，并将握手信息保存起来。（2）再次握手的时候客户端发送【上次的sessionId】，服务端检查到sessionId存在，返回同样的sessionId，然后就可以直接使用上次商定的秘钥进行通讯了。（3）session过期时客户端发送【上次的sessionId】，服务端检查到sessionId不存在，则返回新的sessionId，继续正常的握手流程。

2.2 SSL

SSL协议,当前版本为3.1(SSL3.1就是TLS1.0)。它已被广泛地用于Web浏览器与服务器之间的身份认证和加密数据传输.它位于TCP/IP协议与各种应用层协议之间，为数据通讯提供安全支持。

详情可查看：

TLS-v1.2与SSL-v3.1