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SSL工作原理

SSL 是一个安全协议,它提供使用 TCP/IP 的通信应用程序间的隐私与完整性。因特网的 超文本传输协议(HTTP)使用 SSL 来实现安全的通信。

在客户端与服务器间传输的数据是通过使用对称算法(如 DES 或 RC4)进行加密的。公用密钥算法(通常为 RSA)是用来获得加密密钥交换和数字签名的,此算法使用服务器的SSL数字证书中的公用密钥。有了服务器的SSL数字证书,客户端也可以验证服务器的身份。SSL 协议的版本 1 和 2 只提供服务器认证。版本 3 添加了客户端认证,此认证同时需要客户端和服务器的数字证书。

SSL 握手

SSL 连接总是由客户端启动的。在SSL 会话开始时执行 SSL 握手。此握手产生会话的密码参数。关于如何处理 SSL 握手的简单概述,如下图所示。此示例假设已在 Web 浏览器 和 Web 服务器间建立了 SSL 连接。

SSL工作原理
图 SSL的客户端与服务器端的认证握手

(1) 客户端发送列出客户端密码能力的客户端“您好”消息(以客户端首选项顺序排序),如 SSL 的版本、客户端支持的密码对(加密套件)和客户端支持的数据压缩方法(哈希函数)。消息也包含 28 字节的随机数。

(2) 服务器以服务器“您好”消息响应,此消息包含密码方法(密码对)和由服务器选择的数据压缩方法,以及会话标识和另一个随机数。

注意:客户端和服务器至少必须支持一个公共密码对,否则握手失败。服务器一般选择最大的公共密码对。

(3) 服务器发送其SSL数字证书。(服务器使用带有 SSL 的 X.509 V3 数字证书。)

如果服务器使用 SSL V3,而服务器应用程序(如 Web 服务器)需要数字证书进行客户端认证,则客户端会发出“数字证书请求”消息。在 “数字证书请求”消息中,服务器发出支持的客户端数字证书类型的列表和可接受的CA的名称。

(4) 服务器发出服务器“您好完成”消息并等待客户端响应。

(5) 一接到服务器“您好完成”消息,客户端( Web 浏览器)将验证服务器的SSL数字证书的有效性并检查服务器的“你好”消息参数是否可以接受。

如果服务器请求客户端数字证书,客户端将发送其数字证书;或者,如果没有合适的数字证书是可用的,客户端将发送“没有数字证书”警告。此警告仅仅是警告而已,但如果客户端数字证书认证是强制性的话,服务器应用程序将会使会话失败。

(6) 客户端发送“客户端密钥交换”消息。此消息包含 pre-master secret(一个用在对称加密密钥生成中的 46 字节的随机数字),和 消息认证代码( MAC )密钥(用服务器的公用密钥加密的)。

如果客户端发送客户端数字证书给服务器,客户端将发出签有客户端的专用密钥的“数字证书验证”消息。通过验证此消息的签名,服务器可以显示验证客户端数字证书的所有权。

注意: 如果服务器没有属于数字证书的专用密钥,它将无法解密 pre-master 密码,也无法创建对称加密算法的正确密钥,且握手将失败。

(7) 客户端使用一系列加密运算将 pre-master secret 转化为 master secret,其中将派生出所有用于加密和消息认证的密钥。然后,客户端发出“更改密码规范” 消息将服务器转换为新协商的密码对。客户端发出的下一个消息(“未完成”的消息)为用此密码方法和密钥加密的第一条消息。

(8) 服务器以自己的“更改密码规范”和“已完成”消息响应。

(9) SSL 握手结束,且可以发送加密的应用程序数据。

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