SSLTLS协议简介

    科技2024-07-14  68

    SSL(Secure Sockets Layer 安全套接字协议),及其继任者传输层安全(Transport Layer Security,TLS)是为网络通信提供安全及数据完整性的一种安全协议。TLS与SSL在传输层与应用层之间对网络连接进行加密。

    SSL协议位于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。SSL协议可分为两层: SSL记录协议(SSL Record Protocol):它建立在可靠的传输协议(如TCP)之上,为高层协议提供数据封装、压缩、加密等基本功能的支持。 SSL握手协议(SSL Handshake Protocol):它建立在SSL记录协议之上,用于在实际的数据传输开始前,通讯双方进行身份认证、协商加密算法、交换加密密钥等。

    最新版本的TLS(Transport Layer Security,传输层安全协议)是IETF(Internet Engineering Task Force,Internet工程任务组)制定的一种新的协议,它建立在SSL 3.0协议规范之上,是SSL 3.0的后续版本。TLS与SSL3.0之间存在着显著的差别,主要是它们所支持的加密算法不同,所以TLS与SSL3.0不能互操作。

      1.TLS与SSL的差异

      1)版本号:TLS记录格式与SSL记录格式相同,但版本号的值不同,TLS的版本1.0使用的版本号为SSLv3.1。

      2)报文鉴别码:SSLv3.0和TLS的MAC算法及MAC计算的范围不同。TLS使用了RFC-2104定义的HMAC算法。SSLv3.0使用了相似的算法,两者差别在于SSLv3.0中,填充字节与密钥之间采用的是连接运算,而HMAC算法采用的是异或运算。但是两者的安全程度是相同的。

      3)伪随机函数:TLS使用了称为PRF的伪随机函数来将密钥扩展成数据块,是更安全的方式。

      4)报警代码:TLS支持几乎所有的SSLv3.0报警代码,而且TLS还补充定义了很多报警代码,如解密失败(decryption_failed)、记录溢出(record_overflow)、未知CA(unknown_ca)、拒绝访问(access_denied)等。

      5)密文族和客户证书:SSLv3.0和TLS存在少量差别,即TLS不支持Fortezza密钥交换、加密算法和客户证书。

      6)certificate_verify和finished消息:SSLv3.0和TLS在用certificate_verify和finished消息计算MD5和SHA-1散列码时,计算的输入有少许差别,但安全性相当。

      7)加密计算:TLS与SSLv3.0在计算主密值(master secret)时采用的方式不同。

      8)填充:用户数据加密之前需要增加的填充字节。在SSL中,填充后的数据长度要达到密文块长度的最小整数倍。而在TLS中,填充后的数据长度可以是密文块长度的任意整数倍(但填充的最大长度为255字节),这种方式可以防止基于对报文长度进行分析的攻击。

     

    SSL/TLS协议的基本过程是这样的:

    (1) 客户端向服务器端索要并验证公钥。

    (2) 双方协商生成"对话密钥"。

    (3) 双方采用"对话密钥"进行加密通信。

    前面两步称为握手阶段(handshake) ,握手阶段的所有通信都是明文的。

    握手阶段涉及四次通信,

    客户端发出请求(ClientHello)

    客户端(通常是浏览器)先向服务器发出加密通信的请求,请求包含以下信息:

    (1) 支持的协议版本,比如TLS 1.0版。

    (2) 一个客户端生成的随机数,稍后用于生成"对话密钥"。

    (3) 支持的加密方法,比如RSA公钥加密。

    (4) 支持的压缩方法。

     2006年,TLS协议加入了一个Server Name Indication扩展,允许客户端向服务器提供它所请求的域名,在此之前客户端发送的信息中心不包含服务器的域名。

          2. 服务器回应(SeverHello)

    服务器收到客户端请求后向客户端发出回应,回应包含以下内容:

    (1) 确认使用的加密通信协议版本,比如TLS 1.0版本。如果浏览器与服务器支持的版本不一致,服务器关闭加密通信。

    (2) 一个服务器生成的随机数,稍后用于生成"对话密钥"。

    (3) 确认使用的加密方法,比如RSA公钥加密。

    (4) 服务器证书。

     如果服务器需要确认客户端的身份,就会再包含一项请求,要求客户端提供"客户端证书"。比如,金融机构往往只允许认证客户连入自己的网络,就会向正式客户提供USB密钥,里面就包含了一张客户端证书,证书将在下一步客户端回应中提供。

           3. 客户端回应

    客户端收到服务器回应以后,首先验证服务器证书。如果证书不是可信机构颁布、或者证书中的域名与实际域名不一致、或者证书已经过期,就会向访问者显示一个警告,由其选择是否还要继续通信。

    如果证书没有问题,客户端就会从证书中取出服务器的公钥。然后,向服务器发送下面三项信息。

    (1) 一个随机数。该随机数用服务器公钥加密,防止被窃听。

    (2) 编码改变通知,表示随后的信息都将用双方商定的加密方法和密钥发送。

    (3) 客户端握手结束通知,表示客户端的握手阶段已经结束。这一项同时也是前面发送的所有内容的hash值,用来供服务器校验。

          4.服务器回应

    服务器收到客户端的第三个随机数pre-master key之后,计算生成本次会话所用的"会话密钥"。然后,向客户端最后发送下面信息。

    (1)编码改变通知,表示随后的信息都将用双方商定的加密方法和密钥发送。

    (2)服务器握手结束通知,表示服务器的握手阶段已经结束。这一项同时也是前面发送的所有内容的hash值,用来供客户端校验。

    至此,整个握手阶段全部结束。接下来,客户端与服务器进入加密通信,就完全是使用普通的HTTP协议,只不过用"会话密钥"加密内容。

     

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