一、SSL/TLS說明

1.1、說明：

安全傳輸層協議（TLS）用於在兩個通訊應用程式之間提供保密性和資料完整性，是ssl的後續版本。

該協議由兩層組成： TLS 記錄協議（TLS Record）和 TLS 握手協議（TLS Handshake）。

Record協議：包括對訊息的分段、壓縮、訊息認證和完整性保護、加密等 。

Handshake協議：包括協商安全引數和密碼套件、伺服器身份認證（客戶端身份認證可選）、金鑰交換等。

主要用於解決：

二、TLS互動說明：

2.1、TLS 1.2 協議互動過程：

流程簡要說明：

具體可以參見：https://tools.ietf.org/html/draft-whyte-qsh-tls12-02

1、2：TLS執行在TCP基礎之上，需要一個完整的來回互動(RTT)，完成TCP 三次握手“ 。

3：TCP連線建立後，客戶端傳送ClientHello，包括：

（1）客戶端支援的ssl的最高版本號，如TLS1.2版。

（2）客戶端支援的加密套件列表，如RSA公鑰加密。

（3）確定的會話ID（用於恢復會話使用，server端會儲存關於session id的對應的通訊祕鑰，當匹配的時候，會使用快取的對稱祕鑰）

（4）客戶端所支援的壓縮演算法列表

（5）一個用於生成對話祕鑰的32位隨機數

4：伺服器傳送ServerHello，包含：

（1）服務端選擇的ssl的版本（選擇方式為選擇客戶端和服務端最高版本中的較低的那一個）

（2）服務端選擇的加密套件，如RSA公鑰加密。

（3）會話ID（用於恢復會話使用，server端會儲存關於session id的對應的通訊祕鑰，當匹配的時候，會使用快取的對稱祕鑰）

（4）客戶端選擇的壓縮演算法

（5）一個用於生成對話祕鑰的32位隨機數

5：雙方協商好一個共同的TLS版本和加密演算法，客戶端使用伺服器提供的證書，生成新的對稱金鑰，並用伺服器的公鑰進行加密，通知伺服器切換到加密通訊流程。

以上，除了對稱金鑰是伺服器端的公鑰加密，其他都是明文。

6：伺服器用自己的私鑰解密客戶端發過來的對稱金鑰，通過驗證MAC檢查訊息的完整性，並返回給客戶端一個加密的“Finished”的訊息。客戶端採用對稱金鑰解密訊息，並驗證MAC，如果一切OK，加密隧道就建立好了。

7：使用加密隧道傳輸資料

注： TLS1.2 基於RSA加密，TLS1.3 基於ECDH，減少了一個RTT互動過程。

RSA說明 見：RSA原理說明

2.2、TLS 1.3 協議互動過程：

2.2.1、ECDH：

2.2.1.1、簡要說明：

ECDH是基於ECC（Elliptic Curve Cryptosystems，橢圓曲線密碼體制，參看ECC）的DH（ Diffie-Hellman）金鑰交換演算法。交換雙方可以在不共享任何祕密的情況下協商出一個金鑰。

ECC是建立在基於橢圓曲線的離散對數問題上的密碼體制，給定橢圓曲線上的一個點P，一個整數k，求解Q=kP很容易；給定一個點P、Q，知道Q=kP，求整數k確是一個難題。ECDH即建立在此數學難題之上。

2.2.1.2、祕鑰交換過程：

假設金鑰交換雙方為Alice、Bob，其有共享曲線引數（橢圓曲線E、階N、基點G）。

1.Alice生成隨機整數a，計算A=a*G。Bob生成隨機整數b，計算B=b*G。

2.Alice將A傳遞給Bob。A的傳遞可以公開，即攻擊者可以獲取A。由於橢圓曲線的離散對數問題是難題，所以攻擊者不可以通過A、G計算出a。Bob將B傳遞給Alice。同理，B的傳遞可以公開。

3.Bob收到Alice傳遞的A，計算Q=b*A

4.Alice收到Bob傳遞的B，計算Q‘=a*B

Alice、Bob雙方即得Q=b*A=b*(a*G)=(b*a)*G=(a*b)*G=a*(b*G)=a*B=Q' (交換律和結合律)，即雙方得到一致的金鑰Q。

2.2.2、協議互動過程：

流程簡要說明：

具體可以參見：https://tools.ietf.org/html/draft-ietf-tls-tls13-28

1、2：TLS執行在TCP基礎之上，需要一個完整的來回互動(RTT)，完成TCP 三次握手“ 。

3：TCP連線建立後，客戶端傳送ClientHello，包括：

（1）客戶端支援的ssl的最高版本號

（2）客戶端支援的加密套件列表

（3）確定的會話ID

（4）客戶端所支援的壓縮演算法列表

其中key_share記錄了a*G，其中G是一個大家都知道的大數。伺服器拿到a*G，計算得到Q=b*a*G（核心思想，實際邏輯要比這複雜），得到對稱祕鑰。

4：伺服器傳送ServerHello，包含：

（1）服務端選擇的ssl的版本（選擇方式為選擇客戶端和服務端最高版本中的較低的那一個）

（2）服務端選擇的密碼套件

（3）會話ID

（4）客戶端選擇的壓縮演算法

其中key_share記錄了b*G，客戶端拿到b*G就可以計算得到Q=a*b*G（核心思想，實際邏輯要比這複雜），得到對稱祕鑰。

5：客戶端會返回驗證資訊、證書資訊等給伺服器。

6：使用加密隧道傳輸資料