TLS安全协议

朱雀 2021-11-11 03:54 500阅读 0赞

### TLS ###

*  SSL与TLS
 *  HTTPS中如何使用SSL
 *  TLS工作流程
 *  密码学基础
 *   *  伪随机数生成器
     *  消息认证码
     *   *  消息认证码使用步骤
     *  数字签名
     *  公钥密码
     *  证书
     *  密码学小结
 *  TLS 使用到的密码学技术

# SSL与TLS #

SSL:(Secure Socket Layer) 安全套接层，于 1994 年由网景公司设计，并于 1995 年发布了 3.0 版本  
TLS:(Transport Layer Security)传输层安全性协议，是 IETF 在 SSL3.0 的基础上设计的协议  
本文中全部使用 TLS 来表示

# HTTPS中如何使用SSL #

HTTPS 经由 HTTP 进行通信，但利用 TLS 来保证安全，即 HTTPS = HTTP + TLS  
HTTPS 使用 TLS 保证安全，这里的“安全”分两部分，一是传输内容加密、二是服务端的身份认证

# TLS工作流程 #

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_SnVzdGluTmVpbA_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
上图是服务端的单向认证，还有客户端/服务端双向认证，流程类似，只不过客户端也有自己的证书，并发送给服务器进行验证

# 密码学基础 #

## 伪随机数生成器 ##

为什么叫伪随机数，因为没有真正意义上的随机数，具体可以参考 Random/TheadLocalRandom  
它的主要作用在于生成对称密码的秘钥、用于公钥密码生成秘钥对

## 消息认证码 ##

消息认证码主要用于消息的认证与验证消息的完整性，其中消息的认证指“消息来自正确的发送者”，消息认证码用于认证和验证，而不是加密。

### 消息认证码使用步骤 ###

1.  发送者与接收者事先共享秘钥
2.  发送者根据发送消息计算 MAC 值
3.  发送者发送消息和 MAC 值
4.  接收者根据接收到的消息计算 MAC 值
5.  接收者根据自己计算的 MAC 值与收到的 MAC 对比
6.  如果对比成功，说明消息完整，并来自与正确的发送者  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_SnVzdGluTmVpbA_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

## 数字签名 ##

消息认证码的缺点在于无法防止否认，因为共享秘钥被client、server两端拥有，server可以伪造client发送给自己的消息（自己给自己发送消息），为了解决这个问题，我们需要它们有各自的秘钥不被第二个知晓（这样也解决了共享秘钥的配送问题）  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lqbjE5OTU_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
数字签名和消息认证码都不是为了加密  
可以将单向散列函数获取散列值的过程理解为使用 md5 摘要算法获取摘要的过程

使用自己的私钥对自己所认可的消息生成一个该消息专属的签名，这就是数字签名，表明承认该消息来自自己  
**Tips：私钥用于加签，公钥用于解签，每个人都可以解签，查看消息的归属人**

## 公钥密码 ##

公钥密码也叫非对称密码，由公钥和私钥组成，它是最开始是为了解决秘钥的配送传输安全问题，即，我们不配送私钥，只配送公钥，私钥由本人保管  
它与数字签名相反，公钥密码的私钥用于解密、公钥用于加密，每个人都可以用别人的公钥加密，但只有对应的私钥才能解开密文  
client：明文 + 公钥 = 密文  
server：密文 + 私钥 = 明文  
**注意：公钥用于加密，私钥用于解密，只有私钥的归属者，才能查看消息的真正内容**

## 证书 ##

证书：全称公钥证书（Public-Key Certificate, PKC）,里面保存着归属者的基本信息，以及证书过期时间、归属者的公钥，并由认证机构（Certification Authority, CA）施加数字签名，表明，某个认证机构认定该公钥的确属于此人

## 密码学小结 ##

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>密码</th> 
   <th>作用</th> 
   <th>组成</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>消息认证码</td> 
   <td>确认消息的完整、并对消息的来源认证</td> 
   <td>共享秘钥+消息的散列值</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>数字签名</td> 
   <td>对消息的散列值签名</td> 
   <td>公钥+私钥+消息的散列值</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>公钥密码</td> 
   <td>解决秘钥的配送问题</td> 
   <td>公钥+私钥+消息</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>证书</td> 
   <td>解决公钥的归属问题</td> 
   <td>公钥密码中的公钥+数字签名</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

# TLS 使用到的密码学技术 #

1.  伪随机数生成器：秘钥生成随机性，更难被猜测
2.  对称密码：对称密码使用的秘钥就是由伪随机数生成，相较于非对称密码，效率更高
3.  消息认证码：保证消息信息的完整性、以及验证消息信息的来源
4.  公钥密码：证书技术使用的就是公钥密码
5.  数字签名：验证证书的签名，确定由真实的某个 CA 颁发
6.  证书：解决公钥的真实归属问题，降低中间人攻击概率

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_SnVzdGluTmVpbA_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20211109/ef34820049cf4fe384268e6e21ca2af8.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_SnVzdGluTmVpbA_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20211109/25578f2c48e74c61b885d15a9353a4e9.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lqbjE5OTU_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20211109/15c4c830485b48e4abff716594599480.png