请解释 SSL/TLS 握手过程。

推荐答案

SSL/TLS 握手过程主要分为以下几个步骤，用于在客户端和服务器之间建立安全的加密连接：

1. 客户端Hello (Client Hello): 客户端向服务器发送一个 Client Hello 消息，其中包含：
   • 客户端支持的 TLS 版本号
   • 客户端支持的加密套件列表（包括加密算法、密钥交换算法、哈希算法等）
   • 一个随机数 (Client Random)
2. 服务器Hello (Server Hello): 服务器收到 Client Hello 后，选择一个客户端和服务器都支持的 TLS 版本号、加密套件，并向客户端发送一个 Server Hello 消息，其中包含：
   • 服务器选择的 TLS 版本号
   • 服务器选择的加密套件
   • 一个随机数 (Server Random)
   • 服务器的数字证书
3. 服务器证书验证 (Certificate Verification): 客户端收到服务器的证书后，会进行如下验证：
   • 验证证书的有效期
   • 验证证书是否被吊销
   • 验证证书是否由可信任的 CA 机构签名
   • 验证证书上的域名是否与请求的域名一致
4. 密钥交换 (Key Exchange): 客户端与服务器协商生成会话密钥（用于后续数据加密）。密钥交换的方式取决于之前协商的加密套件。常见的密钥交换方式包括：
   • RSA： 客户端用服务器证书中的公钥加密一个预主密钥 (Pre-Master Secret)，并发送给服务器。服务器用自己的私钥解密得到 Pre-Master Secret。
   • Diffie-Hellman (DH/ECDH)： 客户端和服务器分别生成自己的公私钥对，并通过公开的信息计算出相同的 Pre-Master Secret。
   • 双方根据 Pre-Master Secret 和客户端/服务器的随机数生成最终的会话密钥。
5. 客户端密钥交换完成 (Client Key Exchange Finished) 和 更改加密规范 (Change Cipher Spec) 和加密握手信息 (Encrypted Handshake Message):
   • 客户端发送 Client Key Exchange消息（如果使用 RSA 方式），将加密过的预主密钥发给服务端。
   • 客户端发送 Change Cipher Spec 消息通知服务器后续报文将使用加密方式传输。
   • 客户端发送 Encrypted Handshake Message，用协商好的会话密钥加密所有之前握手过程中产生的信息的哈希值，用于服务端验证握手完整性。
6. 服务器密钥交换完成 (Server Key Exchange Finished) 和 更改加密规范 (Change Cipher Spec) 和加密握手信息 (Encrypted Handshake Message):
   • 服务器发送 Change Cipher Spec 消息通知客户端后续报文将使用加密方式传输。
   • 服务器发送 Encrypted Handshake Message，用协商好的会话密钥加密所有之前握手过程中产生的信息的哈希值，用于客户端验证握手完整性。
7. 握手完成 (Handshake Complete): 客户端和服务器都成功验证了对方的加密信息，握手过程完成，后续通信将使用会话密钥进行加密传输。

本题详细解读

SSL/TLS 握手是建立安全连接的关键步骤，它确保客户端和服务器在交换敏感信息之前，已经通过加密手段保护了数据传输的机密性和完整性。

1. Client Hello:

• 目的: 客户端发起握手，告知服务器自身的能力。
• 关键信息:
  • TLS 版本: 客户端支持的 TLS 协议版本（如 TLS 1.2、TLS 1.3）。客户端会列出它支持的所有版本，服务器从中选择一个双方都支持的最高版本。
  • 加密套件: 客户端支持的加密算法列表，例如，TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384。 服务器从中选择一个，这决定了后续使用的加密算法、密钥交换算法、哈希算法。
  • Client Random: 一个随机数，用于后续生成会话密钥。每次握手这个值都是随机的。

2. Server Hello:

• 目的: 服务器回应客户端的握手请求，并选择好双方使用的加密参数。
• 关键信息:
  • TLS 版本: 服务器选择的 TLS 版本，通常是客户端支持的最高版本。
  • 加密套件: 服务器选择的加密套件，必须是客户端列表中也存在的。
  • Server Random: 服务器生成的随机数，用于后续生成会话密钥。
  • 服务器证书: 服务器的数字证书，其中包含了服务器的公钥。

3. 服务器证书验证 (Certificate Verification):

• 目的: 客户端验证服务器的身份，确认服务器是合法的，防止中间人攻击。
• 验证步骤:
  • 证书有效期: 检查证书是否过期或未生效。
  • 证书吊销: 检查证书是否已经被吊销 (通过 CRL 或者 OCSP)。
  • CA 机构: 检查证书是否由受信任的 CA 机构签名。客户端会维护一个信任的 CA 机构列表。
  • 域名一致性: 检查证书上的域名是否与客户端访问的域名一致。这是为了防止 DNS 劫持或中间人攻击。

4. 密钥交换 (Key Exchange):

• 目的: 安全地生成客户端和服务器之间共享的会话密钥。
• 原理： 双方通过某种方式，协商出一个只有双方才知道的 Pre-Master Secret。然后双方分别使用 Pre-Master Secret 和 Client Random, Server Random 计算出会话密钥（Session Key）。
• 常见密钥交换算法：
  • RSA： 客户端使用服务器公钥加密 Pre-Master Secret，服务器使用私钥解密。 这种方式易于实现，但安全性不如 Diffie-Hellman 算法高，而且存在前向安全性问题。
  • Diffie-Hellman (DH/ECDH): 更安全，可以实现 Perfect Forward Secrecy （PFS），即使服务器的私钥泄露，以前的会话密钥也无法被破解。 它通过交换公钥计算出相同的密钥。其中 ECDH 是 DH 的椭圆曲线版本，在效率和安全性上都更高。

5 & 6. 客户端/服务器 密钥交换完成 (Key Exchange Finished) 和 更改加密规范 (Change Cipher Spec) 和加密握手信息 (Encrypted Handshake Message):

• 目的: 通知对方后续报文将加密，并验证握手过程的完整性。
• 步骤：
  • Client Key Exchange (如果采用 RSA): 客户端使用服务器公钥加密 Pre-Master Secret，发送给服务器。
  • Change Cipher Spec: 通知对方切换到加密模式。
  • Encrypted Handshake Message: 用协商好的会话密钥加密所有之前握手过程中产生的信息的哈希值。 这用于验证握手信息是否被篡改。

7. 握手完成 (Handshake Complete):

• 目的: 表示双方握手成功，可以开始加密通信。
• 后续: 客户端和服务器使用协商好的会话密钥进行数据加密和解密，确保数据的安全传输。

总结： （此部分根据要求，不添加）