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TLS

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SSL/TLS 是一种密码通信框架，他是世界上使用最广泛的密码通信方法。SSL/TLS 综合运用了密码学中的对称密码，消息认证码，公钥密码，数字签名，伪随机数生成器等，可以说是密码学中的集大成者。

SSL(Secure Socket Layer)安全套接层，是 1994 年由 Netscape 公司设计的一套协议，并与 1995 年发布了 3.0 版本。
TLS(Transport Layer Security)传输层安全是 IETF 在 SSL3.0 基础上设计的协议，实际上相当于 SSL 的后续版本。

传输层安全性（Transport Layer Security，TLS）是一种广泛采用的安全性协议，旨在促进互联网通信的私密性和数据安全性。TLS 的主要用例是对 web 应用程序和服务器之间的通信（例如，web 浏览器加载网站）进行加密。TLS 还可以用于加密其他通信，如电子邮件、消息传递和 IP 语音 (VoIP) 等。

TLS 和 HTTPS 有什么区别？

HTTPS 是在 HTTP 协议基础上实施 TLS 加密，所有网站以及其他部分 web 服务都使用该协议。因此，任何使用 HTTPS 的网站都使用 TLS 加密。

TLS 有什么作用？

TLS 协议实现的功能有三个主要组成部分：加密、认证和完整性。

加密：隐藏从第三方传输的数据。
身份验证：确保交换信息的各方是他们所声称的身份。
完整性：验证数据未被伪造或篡改。

什么是 TLS 证书？

网站或应用程序要使用 TLS，必须在其源服务器上安装 TLS 证书（由于上述命名混淆，该证书也被称为 SSL 证书）。TLS 证书由证书权威机构颁发给拥有域的个人或企业。该证书包含有关域所有者的重要信息以及服务器的公钥，两者对验证服务器身份都很重要。

SSL/TLS 的应用

SSL/TLS 是一个安全通信框架，上面可以承载 HTTP 协议或者 SMTP/POP3 协议等。

TLS 协议的架构

TLS 主要分为两层，底层的是 TLS 记录协议，主要负责使用对称密码对消息进行加密。

上层的是 TLS 握手协议，主要分为握手协议，密码规格变更协议和应用数据协议 4 个部分。

握手协议负责在客户端和服务器端商定密码算法和共享密钥，包括证书认证，是 4 个协议中最最复杂的部分。
密码规格变更协议负责向通信对象传达变更密码方式的信号
警告协议负责在发生错误的时候将错误传达给对方
应用数据协议负责将 TLS 承载的应用数据传达给通信对象的协议。

握手协议

握手协议是 TLS 协议中非常重要的协议，通过客户端和服务器端的交互，和共享一些必要信息，从而生成共享密钥和交互证书。

client hello 客户端向服务器端发送一个 client hello 的消息，包含下面内容：
- 可用版本号
- 当前时间
- 客户端随机数
- 会话 ID
- 可用的密码套件清单
- 可用的压缩方式清单

我们之前提到了 TLS 其实是一套加密框架，其中的有些组件其实是可以替换的，这里可用版本号，可用的密码套件清单，可用的压缩方式清单就是向服务器询问对方支持哪些服务。客户端随机数是一个由客户端生成的随机数，用来生成对称密钥。

server hello 服务器端收到 client hello 消息后，会向客户端返回一个 server hello 消息，包含如下内容：
- 使用的版本号
- 当前时间
- 服务器随机数
- 会话 ID
- 使用的密码套件
- 使用的压缩方式

使用的版本号，使用的密码套件，使用的压缩方式是对步骤 1 的回答。

服务器随机数是一个由服务器端生成的随机数，用来生成对称密钥。

可选步骤:certificate 服务器端发送自己的证书清单，因为证书可能是层级结构的，所以处理服务器自己的证书之外，还需要发送为服务器签名的证书。客户端将会对服务器端的证书进行验证。如果是以匿名的方式通信则不需要证书。
可选步骤:ServerKeyExchange 如果第三步的证书信息不足，则可以发送 ServerKeyExchange 用来构建加密通道。 ServerKeyExchange 的内容可能包含两种形式：
- 如果选择的是 RSA 协议，那么传递的就是 RSA 构建公钥密码的参数，那么就知道了 RSA 的公钥。
- 如果选择的是 Diff-Hellman 密钥交换协议，那么传递的就是密钥交换的参数，具体内容可以参考更加安全的密钥生成方法 Diffie-Hellman
可选步骤:CertificateRequest 如果是在一个受限访问的环境，比如 fabric 中，服务器端也需要向客户端索要证书。如果并不需要客户端认证，则不需要此步骤。
server hello done 服务器端发送 server hello done 的消息告诉客户端自己的消息结束了。
可选步骤:Certificate 对步骤 5 的回应，客户端发送客户端证书给服务器
ClientKeyExchange 还是分两种情况：
- 如果是公钥或者 RSA 模式情况下，客户端将根据客户端生成的随机数和服务器端生成的随机数，生成预备主密码，通过该公钥进行加密，返送给服务器端。
- 如果使用的是 Diff-Hellman 密钥交换协议，则客户端会发送自己这一方要生成 Diff-Hellman 密钥而需要公开的值。具体内容可以参考更加安全的密钥生成方法 Diffie-Hellman，这样服务器端可以根据这个公开值计算出预备主密码。
可选步骤:CertificateVerify 客户端向服务器端证明自己是客户端证书的持有者。
ChangeCipherSpec(准备切换密码) ChangeCipherSpec 是密码规格变更协议的消息，表示后面的消息将会以前面协商过的密钥进行加密。
finished(握手协议结束) 客户端告诉服务器端握手协议结束了。
ChangeCipherSpec(准备切换密码) 服务器端告诉客户端自己要切换密码了。
finished(握手协议结束) 服务器端告诉客户端，握手协议结束了。
切换到应用数据协议这之后服务器和客户端就是以加密的方式进行沟通了。