tls加密技术属于hash

A. SSL安全证书的实现机制

TLS/SSL的功能实现主要依赖于三类基本算法：散列函数 Hash、对称加密和非对称加密，其利用非对称加密实现身份认证和密钥协商，对称加密算法采用协商的密钥对数据加密，基于散列函数验证信息的完整性。

B. 全站HTTPS能带来怎样的优势HTTPS原理是什么，如何加密

https作用：

1.保护隐私：所有信息都是加密传播，第三方无法窃听数据。如果使用HTTP明文传输数据的话，很可能被第三方劫持数据，那么所输入的密码或者其他个人资料都被暴露在他人面前，后果可想而知。

2.数据完整性：一旦第三方篡改了数据，接收方会知道数据经过了篡改，这样便保证了数据在传输过程中不被篡改 —— 数据的完整性。

3.身份认证：第三方不可能冒充身份参与通信，因为服务器配备了由证书颁发机构（Certificate

Authority，简称CA）颁发的安全证书，可以证实服务器的身份信息，防止第三方冒充身份。（也有少数情况下，通信需要客户端提供证书，例如银行系统，需要用户在登录的时候，插入银行提供给用户的USB，就是需要客户端提供证书，用来验证客户的身份信息。）

https原理：

http+ssl证书=https

像目前JoySSL品牌的ssl证书很优质，有着多种品牌证书，价格方面性价比也很高。JoySSL：https安全证书

C. https的基本原理。

HTTPS在传输数据之前需要客户端（浏览器）与服务端（网站）之间进行一次握手，在握手过程中将确立双方加密传输数据的密码信息。TLS/SSL协议不仅仅是一套加密传输的协议，TLS/SSL中使用了非对称加密，对称加密以及HASH算法。握手过程的简单描述如下：

1.浏览器将自己支持的一套加密规则发送给网站。

2.网站从中选出一组加密算法与HASH算法，并将自己的身份信息以证书的形式发回给浏览器。证书里面包含了网站地址，加密公钥，以及证书的颁发机构等信息。

3.获得网站证书之后浏览器要做以下工作：

a) 验证证书的合法性（颁发证书的机构是否合法，证书中包含的网站地址是否与正在访问的地址一致等），如果证书受信任，则浏览器栏里面会显示一个小锁头，否则会给出证书不受信的提示。

b) 如果证书受信任，或者是用户接受了不受信的证书，浏览器会生成一串随机数的密码，并用证书中提供的公钥加密。

c) 使用约定好的HASH计算握手消息，并使用生成的随机数对消息进行加密，最后将之前生成的所有信息发送给网站。

4.网站接收浏览器发来的数据之后要做以下的操作：

a) 使用自己的私钥将信息解密取出密码，使用密码解密浏览器发来的握手消息，并验证HASH是否与浏览器发来的一致。

b) 使用密码加密一段握手消息，发送给浏览器。

5.浏览器解密并计算握手消息的HASH，如果与服务端发来的HASH一致，此时握手过程结束，之后所有的通信数据将由之前浏览器生成的随机密码并利用对称加密算法进行加密。

这里浏览器与网站互相发送加密的握手消息并验证，目的是为了保证双方都获得了一致的密码，并且可以正常的加密解密数据，为后续真正数据的传输做一次测试。另外，HTTPS一般使用的加密与HASH算法如下：

非对称加密算法：RSA，DSA/DSS

对称加密算法：AES，RC4，3DES

HASH算法：MD5，SHA1，SHA256

其中非对称加密算法用于在握手过程中加密生成的密码，对称加密算法用于对真正传输的数据进行加密，而HASH算法用于验证数据的完整性。由于浏览器生成的密码是整个数据加密的关键，因此在传输的时候使用了非对称加密算法对其加密。非对称加密算法会生成公钥和私钥，公钥只能用于加密数据，因此可以随意传输，而网站的私钥用于对数据进行解密，所以网站都会非常小心的保管自己的私钥，防止泄漏。

TLS握手过程中如果有任何错误，都会使加密连接断开，从而阻止了隐私信息的传输。正是由于HTTPS非常的安全，攻击者无法从中找到下手的地方，于是更多的是采用了假证书的手法来欺骗客户端，从而获取明文的信息，但是这些手段都可以被识别出来。

D. 什么是TLS

资料来自网络

TLS
TLS：安全传输层协议
（TLS：Transport Layer Security Protocol）
安全传输层协议（TLS）用于在两个通信应用程序之间提供保密性和数据完整性。该协议由两层组成： TLS 记录协议（TLS Record）和 TLS 握手协议（TLS Handshake）。较低的层为 TLS 记录协议，位于某个可靠的传输协议（例如 TCP）上面。 TLS 记录协议提供的连接安全性具有两个基本特性：

私有――对称加密用以数据加密（DES 、RC4 等）。对称加密所产生的密钥对每个连接都是唯一的，且此密钥基于另一个协议（如握手协议）协商。记录协议也可以不加密使用。
可靠――信息传输包括使用密钥的 MAC 进行信息完整性检查。安全哈希功能（ SHA、MD5 等）用于 MAC 计算。记录协议在没有 MAC 的情况下也能操作，但一般只能用于这种模式，即有另一个协议正在使用记录协议传输协商安全参数。
TLS 记录协议用于封装各种高层协议。作为这种封装协议之一的握手协议允许服务器与客户机在应用程序协议传输和接收其第一个数据字节前彼此之间相互认证，协商加密算法和加密密钥。 TLS 握手协议提供的连接安全具有三个基本属性：

可以使用非对称的，或公共密钥的密码术来认证对等方的身份。该认证是可选的，但至少需要一个结点方。
共享加密密钥的协商是安全的。对偷窃者来说协商加密是难以获得的。此外经过认证过的连接不能获得加密，即使是进入连接中间的攻击者也不能。
协商是可靠的。没有经过通信方成员的检测，任何攻击者都不能修改通信协商。
TLS 的最大优势就在于：TLS 是独立于应用协议。高层协议可以透明地分布在 TLS 协议上面。然而， TLS 标准并没有规定应用程序如何在 TLS 上增加安全性；它把如何启动 TLS 握手协议以及如何解释交换的认证证书的决定权留给协议的设计者和实施者来判断。

协议结构

TLS 协议包括两个协议组―― TLS 记录协议和 TLS 握手协议――每组具有很多不同格式的信息。在此文件中我们只列出协议摘要并不作具体解析。具体内容可参照相关文档。

TLS 记录协议是一种分层协议。每一层中的信息可能包含长度、描述和内容等字段。记录协议支持信息传输、将数据分段到可处理块、压缩数据、应用 MAC 、加密以及传输结果等。对接收到的数据进行解密、校验、解压缩、重组等，然后将它们传送到高层客户机。

TLS 连接状态指的是 TLS 记录协议的操作环境。它规定了压缩算法、加密算法和 MAC 算法。

TLS 记录层从高层接收任意大小无空块的连续数据。密钥计算：记录协议通过算法从握手协议提供的安全参数中产生密钥、 IV 和 MAC 密钥。 TLS 握手协议由三个子协议组构成，允许对等双方在记录层的安全参数上达成一致、自我认证、例示协商安全参数、互相报告出错条件。

改变密码规格协议
警惕协议
握手协议

E. 通信安全：哈希、加密、证书、签名、密钥协商、ECDH、TLS、DTLS

哈希也叫散列，是把任意长度的输入通过散列算法变换成固定长度的输出，该输出就是散列值，也叫摘要（Digest）。

这种转换是一种 压缩映射。 也就是，散列值的空间通常远小于输入的空间，不同的输入可能会散列成相同的输出，所以不可能从散列值来确定唯一的输入值，但如果输出的位数足够，不同输入散列成相同输出的概率非常非常小。

简单的说， 散列就是一种将任意长度的消息压缩到某一固定长度的消息摘要的过程 。

散列是不可逆的 ，也就是无法通过输出还原输入，此特性常被用于密码保存。

SHA-512、MD5等都是着名的散列函数，MD5生成的散列码是128位，甚至MD5就是哈希的同名词，你可以通过网站：https://passwordsgenerator.net/sha512-hash-generator/ 在线计算哈希。

散列有什么用？

加密就是把 明文变成密文的过程，解密就是反方向把密文变成明文 。

比如着名的 凯撒密码 ，就是把每个字对应到另一个，这样的话，只要有密码本，就能对照完成加解密。比如最简单的，对于英文26个字母，每个字母右移3个，abc变成def，这也是一种加密，当然这种加密很简单，很容易被破译。

而诸如AES（高级加密标准）、3DES（三重数据加密算法）则被公认为很难破解，不过山东大学女教授王小云很厉害，破解了MD5和SHA-1，迫使加密标准升级，最终当上了院士。

对称加密

对称加密就是加解密的密钥是一样的，优点是快，这也是传统的加密方式，像AES、3DES都是对称加密。

非对称加密

非对称加密用于加解密的密钥不一样，有2个密钥，公钥和私钥，公钥可以公开，私钥妥善保管。RSA、ECC（椭圆曲线加密算法）、DH（密钥交换算法）这些都是非对称加密。

非对称加密很慢，有多慢？相比对称加密慢1000倍，因为慢，所以它常用于密钥协商（Handshake），协商出会话密钥后，再用对称密钥加密通信数据。

1976年，Whitfield Diffie和Martin Hellman首次提出了非对称加密的概念，该算法被称为Diffie-Hellman密钥交换。然后在1978年，麻省理工学院的Ron Rivest，Adi Shamir和Leonard Adleman发表了RSA 算法。这些都可以被视为非对称加密的基础。

非对称加密也称为公钥基础结构，又称PKI。 非对称加密的提出是密码学上的一次革命，影响深远。

非对称加密算法用私钥加密，用公钥解密，或者用公钥加密，用私钥解密。

证书就是为了证明我是我，比如你要访问中国银行网站，但中行官网如何证明它是中行官网呢？答案就是数字证书。

CA是数字证书中心，服务器需要找CA做认证，让CA给自己颁布数字证书，数字证书内一般包含服务的一些信息、以及服务器的公钥，通过CA的私钥加密后，产生的数字证书，因为CA的权威性，且它的公钥天下皆知，所以，如果你能用CA的公钥解开证书，那便可证明该证书一定是CA颁发的，要不然它不会有CA的私钥，也便没法产生可用CA公钥解密的证书。

所以，由此可见，数字证书用到了非对称加密。

日常生活中也有签名，每个人的笔迹是不一样的，你刷卡消费后在账单签上大名，服务员校验过之后保存下来，你哪天赖账，便可以有签名为证，因为别人写的字跟你的笔迹终有差别。

那数字签名是什么呢？比如a发一封email，接收方怎么证明这封信是a写的？

本质上，数字签名也是利用了非对称加密。

前面讲了，非对称加密有公钥和私钥，如果发生方用私钥加密，然后接收方用发送方的公钥可以解密，那便可以证明是从某发送方发送的，因为别人拿不到你的私钥，也便无法用你的私钥加密，你不能抵赖。

数字签名通常先对内容算哈希，产生内容摘要，再用私钥加密，得到签名。

下面举一个例子来说明这几个问题：

张三有2把钥匙，一把公钥，公告天下，一把私钥，妥善保管，只有自己知道，很明显，非对称加密。

李四给张三写信，写完之后，用张三的公钥加密，通过邮局寄给张三，即使邮递员拆开信封看，他也看不懂，因为内容是密文，只有张三的密钥才能解密。

张三收到信后，用私钥解密，可以正常阅读。

现在张三要给李四回信，写完后，用hash函数生成摘要digest。

然后张三，再用私钥对摘要加密，生成数字签名signature。

然后把签名附在信的下面，一起发给李四。

过程是：信明文 -> hash -> digist -> 私钥加密 -> signature。

李四收到回信后，用张三的公钥对数字签名解密，得到摘要，由此证明，信确实是张三发出的，为什么？因为如果不是张三发的，那写信的人就没有张三私钥，用别的私钥加密得到的签名，是无法用张三的公钥解开的。

李四，再对信的内容做hash，得到摘要，与上一步得到的摘要对比，如果一致，则证明信的内容没有被修改过，信的内容是完整的。

复杂的情况出现了。

王五，用自己的公钥替换李四保存的张三的公钥，也就是王五欺骗了李四，李四误把王五的公钥当张三的公钥，这样一来，王五就能冒充张三给李四写信（王五用自己的私钥加密）。

问题是什么？问题是李四不能确信自己保存的公钥真的是张三的公钥。如果客户端电脑上存的工商银行官网的公钥，实际上是骗子公司的公钥，那就麻烦大了。

怎么破？让张三去认证中心CA（Certificate Authority），为公钥做认证，怎么做呢？CA中心用自己的私钥，对张三的公钥和其他相关信息一起加密，生成数字证书（Digital Certificate）。

张三拿到数字证书后，以后给李四回信，在签名的同时，附带上数字证书。

李四收到信之后，从CA的公钥解开数字证书，取出张三的公钥（一定是真的），然后就能放心的愉快的按之前的流程解开签名了。

数字证书加入后，核心区别就是张三的公钥不再保存在李四处，而是通过数字证书下发。

为什么数字证书里的张三的公钥一定是真的呢？因为CA是权威机构，假设全世界就一家（其实不止，但也不多），它的公钥天下尽知，就是固定的串，所以能用CA公钥解开的证书，一定是CA颁布的，因为CA用它的私钥加密产生的证书。很明显，非对称加密能用于证明我是我。

密钥交换算法

着名的DH密钥交换算法，这个算法很有意思，也很巧妙，简而言之，就是通信双方交换一点信息（不怕被偷看到），然后就在两端，分布产生出一个相同的密钥，神奇啊。

有一个很有意思的例子。

Alice和Bob要协商出一个公共的颜色，他们可以交换信息，但交换的信息，可以被偷看到，怎么办？既能协商出公共颜色，又不能让别人知道呢。

密钥交换算法的原理跟这个差不多，网上有大量的资料讲述这个问题，我觉得理解了上面的例子，再看ECDH便也不难了。

众所周知http是互联网协议，但是它不够安全，所以后面有改进版的https，其实就是多了一个TLS，这个是传输层加密，本质上，就是通过handshake，协商出一个会话密钥，后面的数据传递，都用这个密钥做对称加解密。

我们经常讲安全通道，其实也就是协商出一个会话密钥，他并不神秘。胡乱放几张图片吧。

为了减少这几个RTT，又想了各种办法，然后复用连接的话，就可以做到0RTT，1RTT了。

就说这些吧，最后抛几个名词，有兴趣自行网络学习：DTLS，HMAC，AEAD，重放攻击，放大攻击，是不是很高端？

F. 什么是SSL加密，什么是TLS加密

SSL加密的英文全称是Secure Socket Layer，翻译过来就是安全套接层。

它是在传输通信协议（TCP/IP）上实现的一种网络安全协议，广泛支持各种类型的网络，并同时提供三种网络基本安全服务，而且这三种服务都是使用公开密钥技术。

TLS加密的英文全称是Transport Layer Security，翻译过来就是安全传输层协议。

TLS是用于在两个通信应用程序之间，为通信提供保密性和数据完整性。这个协议一共有两层，分别是记录协议和握手协议。通过这个协议可以对网站、网络传真、电子邮件等数据传输进行加密、保密。

(6)tls加密技术属于hash扩展阅读：

1、SSL

SSL协议优势

SSL协议的优势在于它是与应用层协议独立无关的。

高层的应用层协议（例如：HTTP、FTP、Telnet等等）能透明的建立于SSL协议之上。SSL协议在应用层协议通信之前就已经完成加密算法、通信密钥的协商以及服务器认证工作。在此之后应用层协议所传送的数据都会被加密，从而保证通信的私密性。

SSL体系结构

SSL被设计成使用TCP来提供一种可靠的端到端的安全服务，不是单个协议，而是二层协议。

低层是SSL记录层，用于封装不同的上层协议，另一层是被封装的协议，即SSL握手协议，它可以让服务器和客户机在传输应用数据之前，协商加密算法和加密密钥，客户机提出自己能够支持的全部加密算法，服务器选择最适合它的算法。

2、TLS

优势

TLS协议的优势是与高层的应用层协议（如HTTP、FTP、Telnet等）无耦合。

应用层协议能透明地运行在TLS协议之上，由TLS协议进行创建加密通道需要的协商和认证。应用层协议传送的数据在通过TLS协议时都会被加密，从而保证通信的私密性。

TLS协议是可选的，必须配置客户端和服务器才能使用。

主要有两种方式实现这一目标：一个是使用统一的TLS协议通信端口（例如：用于HTTPS的端口443）；另一个是客户端请求服务器连接到TLS时使用特定的协议机制（例如：邮件、新闻协议和STARTTLS）。

算法

在客户端和服务器开始交换TLS所保护的加密信息之前，他们必须安全地交换或协定加密密钥和加密数据时要使用的密码。

参考资料来源：网络-SSL安全套接层

参考资料来源：网络-TLS安全传输层

G. TLS/SSL数字证书里的指纹算法、签名算法和签名哈希算法各是做什么用的

您好！

作用与目的相同都是为了进行加密，更好的保护平台，SSL安全哈希算法，是数字签名算法标准，所以无论您在哪里注册无论多少价格的证书，其算法基本上都是相同的！

申请SSL证书为考虑到浏览器兼容性，保持更多的浏览器可以访问，通常采取加密算法：RSA 2048 bits，签名算法：SHA256WithRSA，该算法被公认使用，就是网络也使用该算法！

RSA加密算法：公钥用于对数据进行加密，私钥用于对数据进行解密。

RSA签名算法：在签名算法中，私钥用于对数据进行签名，公钥用于对签名进行验证。

加密算法分为两大类：1、对称加密算法 2、非对称加密算法。

由于计算能力的飞速发展，从安全性角度考虑，很多加密原来SHA1WithRSA签名算法的基础上，新增了支持SHA256WithRSA的签名算法。该算法在摘要算法上比SHA1WithRSA有更强的安全能力。目前SHA1WithRSA的签名算法会继续提供支持，但为了您的应用安全，强烈建议使用SHA256WithRSA的签名算法。

H. 深入TLS/SSL协议

TLS/SSL 协议是为了解决网络通讯中的信息安全问题而诞生的。

它的设计目的主要有三个：

TLS/SSL 协议主要包含两部分：

对称加密算法是指在加密和解密过程中使用相同的密钥。

举例：
张三在与李四通讯时为了防止第三方窃听，使用莫斯密码将通讯内容加密。李四接收到通讯内容后，使用相同的莫斯密码将内容解密。

因为使用了相同的莫斯密码，所以这属于对称加密。

网络通讯中的对称加密之所以能够使用相同的密钥对内容进行加/解密，是因为使用了异或运算。

在数学领域中异或运算：当两两数值相同为否，而数值不同时为真。

举例：
现有一把密钥：1010，与明文：0110。

可见 XOR 异或运算是对称加密的关键！

优点：

缺点：

异或运算要求双方长度一致的这个缺点要怎么解决呢？聪明的同学或许已经想到解决方法了：就是将明文划分为多个等长的块。

比如密钥为16字节的，那就将明文划分为多个16字节的块，分别用密钥对这些明文块进行加解密。

Block cipher 分组加密原理就是这样：将明文划分为多个等长的 Block 块，对每一个 Block 块分别加解密。

但并不是所有的明文都能恰好的划分为16字节的块。这时就需要填充！

填充的目的：

填充主要有两种方法：

其中字节填充有4种填充方式：

对明文进行分组、填充后，还要按照一定的规律或方法进行加/解密。这些规律或者方法就是工作模式。

分组工作模式： block cipher mode of operation

1、 电子密码本 ECB 模式-- Electronic codebook
就是直接将明文分解为多个块，对每个块进行加密。

这种工作方法非常简单、快速。但是缺点在于同样的明文块会被加密成相同的密文块；因此，它不能很好的隐藏数据模式。

举例：
对图片进行 ECB 之后，是无法隐藏到图像的轮廓特性的。如下图所示：

CTR 模式同样存在问题：无法提供密文的完整性校验。当密文在传输过程中存在丢失的情况下，是无法保证密文的完整性的。

MAC 算法-- Message Authentication Code 。
MAC 算法能够实现消息的完整性校验。工作原理是基于hash函数的。

hash 函数是一种从任何一种数据中创建小的数字“指纹”的方法。 hash 函数把消息或数据压缩成摘要，使得数据量变小，将数据的格式固定下来。
简而言之就是：无论输入多长的字符串，通过 hash 函数，都能得到定长较短的字符串。

MAC 工作流程如图所示：

CTR 分组工作模式加上 MAC 算法就诞生了 GCM 分组工作模式。

高级加密标准 AES 算法-- Advanced Encryption Standard

AES 的分组 Block 块长度固定为128比特，也就是16字节。
密钥长度则可以是128，192或256比特。

所以从上图中看出，分组长度128比特分为4个32比特。而不同长度的密钥则分为4、6. 8组32位比特的矩阵。

AES 加密流程：如图所示

10轮加密可分为初始轮、普通轮和最终轮。

addRoundKey 轮密钥加

SubBytes 字节替代

ShiftRows 行移位

对称加密的最大的问题是怎么把密钥传递给对方。非对称密码可以实现密钥的安全传递。

每一个参与方都有一对密钥：

非对称加解密过程：

举例：
张三要和李四通讯
第一步：张三用李四的公钥进行加密，将密文发送给李四。
第二步：李四用自己的私钥进行解密。

密文是无法通过公钥解密的，只有私钥才能解密。

张三怎么拿到李四的公钥？有两种办法：

RSA 是基于公开密钥密码体制的。

公开密钥密码体制是一种“由已知加密密钥推导出解密密钥在计算上是不可行的”密码体制。

RSA 算法中公私钥的产生：

RSA 的安全性依赖于大数因数分解非常非常困难，也就是通过一个大数 n 是非常难的分解出 p 和 q 。

RSA 算法的加解密流程：如下图所示

由于进行大量的大数乘法运算，RSA的速度是对应同样安全级别的对称密码算法的1/1000左右。

PKI 是非对称密码学的一个非常重要的应用。

基于私钥加密，只能使用公钥解密的原理实现身份验证的作用。

签名与验签的流程

签名：

验签：

证书类型：

从加密安全性上看，三类证书的保密性都是一样的，只有在站长的个人信息验证上有所不同。

上面说到张三有两种办法可以拿到李四的公钥：

RSA 算法一般是第一种方法中用于 CA 机构的身份验证上的。事实上 RSA 算法用于第二种方法也是可行的。

举例：
张三与李四建立链接。李四用RSA算法生成一对公私钥，在握手中李四将公钥传递给张三。然后张三将对称加密的密钥用公钥进行加密后传递给李四，李四用私钥解密得到密钥。

就算第三方拿到公钥，没有私钥是无法解密密文的。

但这种方式有一个缺点：没有前向保密性。
也就是说当第三方将通讯的报文全部保存下来后，在破解出私钥之后，就能知道所有密文内容。

而 DH 密钥交换协议就解决了这个问题。它可以双方在完全没有对方任何预先信息的条件下通过不安全信道创建起一个密钥。所以每一次通讯中密钥都是实时生成的

具体流程：

DH密钥交互协议的原理：

DH 交换协议的问题：容易遭到中间人伪造攻击。

简单来说：第三方假装自己是张三向李四进行一次 DH 密钥交换，然后又假装李四向张三进行一个 DH 密钥交换。就可以知道密钥 K 。

解决这个方法很简单，就是使用 PKI 公钥基础体系中的身份验证。第三方就无法假装李四这个站长了。

从图中看出 DH 协议也涉及到大量的大数乘法运算，速度也是非常慢的。而目前使用的 DH 密钥交换协议是基于 ECC 椭圆曲线加持过的，速度非常的快。称为 ECDHE 密钥交换算法。具体细节可以自己去搜索查询。

TLS1.2 中经常使用的一个安全套件是：
TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256

具体说明一下：

分组密码工作模式 --wiki
高级加密标准 --wiki
RSA算法 --wiki
DH密钥交换协议 --wiki
《计算机网络：自顶向下方法》
Web协议详解与抓包实战--陶辉

I. TLS 详解

SSL (Secure Sockets Layer) 安全套接层，是一种安全协议，经历了 SSL 1.0、2.0、3.0 版本后发展成了标准安全协议 - TLS (Transport Layer Security) 传输层安全性协议。TLS 有 1.0 (RFC 2246)、1.1(RFC 4346)、1.2(RFC 5246)、1.3(RFC 8446) 版本。

TLS 在实现上分为 记录层 和 握手层 两层，其中握手层又含四个子协议: 握手协议 (handshake protocol)、更改加密规范协议 (change cipher spec protocol)、应用数据协议 (application data protocol) 和警告协议 (alert protocol)

只需配置浏览器和服务器相关设置开启 TLS，即可实现 HTTPS，TLS 高度解耦，可装可卸，与上层高级应用层协议相互协作又相互独立。

TLS/SSL 的功能实现主要依赖于三类基本算法：散列函数 Hash、对称加密和非对称加密，其利用非对称加密实现身份认证和密钥协商，对称加密算法采用协商的密钥对数据加密，基于散列函数验证信息的完整性。

TLS 的基本工作方式是，客户端使用非对称加密与服务器进行通信，实现身份验证并协商对称加密使用的密钥，然后对称加密算法采用协商密钥对信息以及信息摘要进行加密通信，不同的节点之间采用的对称密钥不同，从而可以保证信息只能通信双方获取。

例如，在 HTTPS 协议中，客户端发出请求，服务端会将公钥发给客户端，客户端验证过后生成一个密钥再用公钥加密后发送给服务端（非对称加密），双方会在 TLS 握手过程中生成一个协商密钥（对称密钥），成功后建立加密连接。通信过程中客户端将请求数据用协商密钥加密后发送，服务端也用协商密钥解密，响应也用相同的协商密钥。后续的通信使用对称加密是因为对称加解密快，而握手过程中非对称加密可以保证加密的有效性，但是过程复杂，计算量相对来说也大。

记录协议负责在传输连接上交换的所有底层消息，并且可以配置加密。每一条 TLS 记录以一个短标头开始。标头包含记录内容的类型 (或子协议)、协议版本和长度。原始消息经过分段 (或者合并)、压缩、添加认证码、加密转为 TLS 记录的数据部分。

记录层将信息块分割成携带 2^14 字节 (16KB) 或更小块的数据的 TLSPlaintext 记录。

记录协议传输由其他协议层提交给它的不透明数据缓冲区。如果缓冲区超过记录的长度限制（2^14），记录协议会将其切分成更小的片段。反过来也是可能的，属于同一个子协议的小缓冲区也可以组合成一个单独的记录。

压缩算法将 TLSPlaintext 结构转换为 TLSCompressed 结构。如果定义 CompressionMethod 为 null 表示不压缩

流加密（BulkCipherAlgorithm）将 TLSCompressed.fragment 结构转换为流 TLSCiphertext.fragment 结构

MAC 产生方法如下：

seq_num（记录的序列号）、hash（SecurityParameters.mac_algorithm 指定的哈希算法）

块加密（如 RC2 或 DES），将 TLSCompressed.fragment 结构转换为块 TLSCiphertext.fragment 结构

padding: 添加的填充将明文长度强制为块密码块长度的整数倍。填充可以是长达 255 字节的任何长度，只要满足 TLSCiphertext.length 是块长度的整数倍。长度大于需要的值可以阻止基于分析交换信息长度的协议攻击。填充数据向量中的每个 uint8 必须填入填充长度值 (即 padding_length)。

padding_length: 填充长度应该使得 GenericBlockCipher 结构的总大小是加密块长度的倍数。合法值范围从零到 255（含）。 该长度指定 padding_length 字段本身除外的填充字段的长度

加密块的数据长度（TLSCiphertext.length）是 TLSCompressed.length，CipherSpec.hash_size 和 padding_length 的总和加一

加密和 MAC 功能将 TLSCompressed 结构转换为 TLSCiphertext。记录的 MAC 还包括序列号，以便可以检测到丢失，额外或重复的消息。

记录协议需要一种算法，从握手协议提供的安全性参数生成密钥、 IV 和 MAC secret.

主密钥 (Master secret): 在连接中双方共享的一个 48 字节的密钥
客户随机数 (client random): 由客户端提供的 32 字节值
服务器随机数 (server random): 由服务器提供的 32 字节值

握手是 TLS 协议中最精密复杂的部分。在这个过程中，通信双方协商连接参数，并且完成身 份验证。根据使用的功能的不同，整个过程通常需要交换 6~10 条消息。根据配置和支持的协议扩展的不同，交换过程可能有许多变种。在使用中经常可以观察到以下三种流程：(1) 完整的握手， 对服务器进行身份验证；(2) 恢复之前的会话采用的简短握手；(3) 对客户端和服务器都进行身份验证的握手。

握手协议消息的标头信息包含消息类型（1 字节）和长度（3 字节），余下的信息则取决于消息类型：

每一个 TLS 连接都会以握手开始。如果客户端此前并未与服务器建立会话，那么双方会执行一次完整的握手流程来协商 TLS 会话。握手过程中，客户端和服务器将进行以下四个主要步骤:

下面介绍最常见的握手规则，一种不需要验证客户端身份但需要验证服务器身份的握手:

这条消息将客户端的功能和首选项传送给服务器。

是将服务器选择的连接参数传回客户端。

这个消息的结构与 ClientHello 类似，只是每个字段只包含一个选项，其中包含服务端的 random_S 参数 (用于后续的密钥协商)。服务器无需支持客户端支持的最佳版本。如果服务器不支持与客户端相同的版本，可以提供某个其他版本以期待客户端能够接受

图中的 Cipher Suite 是后续密钥协商和身份验证要用的加密套件，此处选择的密钥交换与签名算法是 ECDHE_RSA，对称加密算法是 AES-GCM，后面会讲到这个

还有一点默认情况下 TLS 压缩都是关闭的，因为 CRIME 攻击会利用 TLS 压缩恢复加密认证 cookie，实现会话劫持，而且一般配置 gzip 等内容压缩后再压缩 TLS 分片效益不大又额外占用资源，所以一般都关闭 TLS 压缩

典型的 Certificate 消息用于携带服务器 X.509 证书链 。
服务器必须保证它发送的证书与选择的算法套件一致。比方说，公钥算法与套件中使用的必须匹配。除此以外，一些密钥交换算法依赖嵌入证书的特定数据，而且要求证书必须以客户端支持的算法签名。所有这些都表明服务器需要配置多个证书（每个证书可能会配备不同的证书链）。

Certificate 消息是可选的，因为并非所有套件都使用身份验证，也并非所有身份验证方法都需要证书。更进一步说，虽然消息默认使用 X.509 证书，但是也可以携带其他形式的标志；一些套件就依赖 PGP 密钥

携带密钥交换需要的额外数据。ServerKeyExchange 是可选的，消息内容对于不同的协商算法套件会存在差异。部分场景下，比如使用 RSA 算法时，服务器不需要发送此消息。

ServerKeyExchange 仅在服务器证书消息（也就是上述 Certificate 消息）不包含足够的数据以允许客户端交换预主密钥（premaster secret）时才由服务器发送。

比如基于 DH 算法的握手过程中，需要单独发送一条 ServerKeyExchange 消息带上 DH 参数:

表明服务器已经将所有预计的握手消息发送完毕。在此之后，服务器会等待客户端发送消息。

客户端验证证书的合法性，如果验证通过才会进行后续通信，否则根据错误情况不同做出提示和操作，合法性验证内容包括如下:

由 PKI 体系 的内容可知，对端发来的证书签名是 CA 私钥加密的，接收到证书后，先读取证书中的相关的明文信息，采用相同的散列函数计算得到信息摘要，然后利用对应 CA 的公钥解密签名数据，对比证书的信息摘要，如果一致，则可以确认证书的合法性；然后去查询证书的吊销情况等

合法性验证通过之后，客户端计算产生随机数字的预主密钥（Pre-master），并用证书公钥加密，发送给服务器并携带客户端为密钥交换提供的所有信息。这个消息受协商的密码套件的影响，内容随着不同的协商密码套件而不同。

此时客户端已经获取全部的计算协商密钥需要的信息: 两个明文随机数 random_C 和 random_S 与自己计算产生的 Pre-master，然后得到协商密钥(用于之后的消息加密)

图中使用的是 ECDHE 算法，ClientKeyExchange 传递的是 DH 算法的客户端参数，如果使用的是 RSA 算法则此处应该传递加密的预主密钥

通知服务器后续的通信都采用协商的通信密钥和加密算法进行加密通信

Finished 消息意味着握手已经完成。消息内容将加密，以便双方可以安全地交换验证整个握手完整性所需的数据。

这个消息包含 verify_data 字段，它的值是握手过程中所有消息的散列值。这些消息在连接两端都按照各自所见的顺序排列，并以协商得到的主密钥 (enc_key) 计算散列。这个过程是通过一个伪随机函数（pseudorandom function，PRF）来完成的，这个函数可以生成任意数量的伪随机数据。
两端的计算方法一致，但会使用不同的标签（finished_label）：客户端使用 client finished，而服务器则使用 server finished。

因为 Finished 消息是加密的，并且它们的完整性由协商 MAC 算法保证，所以主动网络攻击者不能改变握手消息并对 vertify_data 的值造假。在 TLS 1.2 版本中，Finished 消息的长度默认是 12 字节（96 位），并且允许密码套件使用更长的长度。在此之前的版本，除了 SSL 3 使用 36 字节的定长消息，其他版本都使用 12 字节的定长消息。

服务器用私钥解密加密的 Pre-master 数据，基于之前交换的两个明文随机数 random_C 和 random_S，同样计算得到协商密钥: enc_key = PRF(Pre_master, "master secret", random_C + random_S) ;

同样计算之前所有收发信息的 hash 值，然后用协商密钥解密客户端发送的 verify_data_C，验证消息正确性;

服务端验证通过之后，服务器同样发送 change_cipher_spec 以告知客户端后续的通信都采用协商的密钥与算法进行加密通信（图中多了一步 New Session Ticket，此为会话票证，会在会话恢复中解释）;

服务器也结合所有当前的通信参数信息生成一段数据 (verify_data_S) 并采用协商密钥 session secret (enc_key) 与算法加密并发送到客户端;

客户端计算所有接收信息的 hash 值，并采用协商密钥解密 verify_data_S，验证服务器发送的数据和密钥，验证通过则握手完成;

开始使用协商密钥与算法进行加密通信。

HTTPS 通过 TLS 层和证书机制提供了内容加密、身份认证和数据完整性三大功能。加密过程中，需要用到非对称密钥交换和对称内容加密两大算法。

对称内容加密强度非常高，加解密速度也很快，只是无法安全地生成和保管密钥。在 TLS 协议中，最后的应用数据都是经过对称加密后传输的，传输中所使用的对称协商密钥(上文中的 enc_key)，则是在握手阶段通过非对称密钥交换而来。常见的 AES-GCM、ChaCha20-Poly1305，都是对称加密算法。

非对称密钥交换能在不安全的数据通道中，产生只有通信双方才知道的对称加密密钥。目前最常用的密钥交换算法有 RSA 和 ECDHE。

RSA 历史悠久，支持度好，但不支持 完美前向安全 - PFS(Perfect Forward Secrecy) ；而 ECDHE 是使用了 ECC（椭圆曲线）的 DH（Diffie-Hellman）算法，计算速度快，且支持 PFS。

在 PKI 体系 一节中说明了仅有非对称密钥交换还是无法抵御 MITM 攻击的，所以需要引入了 PKI 体系的证书来进行身份验证，其中服务端非对称加密产生的公钥会放在证书中传给客户端。

在 RSA 密钥交换中，浏览器使用证书提供的 RSA 公钥加密相关信息，如果服务端能解密，意味着服务端拥有与公钥对应的私钥，同时也能算出对称加密所需密钥。密钥交换和服务端认证合并在一起。

在 ECDH 密钥交换中，服务端使用私钥 (RSA 或 ECDSA) 对相关信息进行签名，如果浏览器能用证书公钥验证签名，就说明服务端确实拥有对应私钥，从而完成了服务端认证。密钥交换则是各自发送 DH 参数完成的，密钥交换和服务端认证是完全分开的。

可用于 ECDHE 数字签名的算法主要有 RSA 和 ECDSA - 椭圆曲线数字签名算法 ，也就是目前密钥交换 + 签名有三种主流选择:

比如我的网站使用的加密套件是 ECDHE_RSA，可以看到数字签名算法是 sha256 哈希加 RSA 加密，在 PKI 体系 一节中讲了签名是服务器信息摘要的哈希值加密生成的

内置 ECDSA 公钥的证书一般被称之为 ECC 证书，内置 RSA 公钥的证书就是 RSA 证书。因为 256 位 ECC Key 在安全性上等同于 3072 位 RSA Key，所以 ECC 证书体积比 RSA 证书小，而且 ECC 运算速度更快，ECDHE 密钥交换 + ECDSA 数字签名是目前最好的加密套件

以上内容来自本文: 开始使用 ECC 证书

关于 ECC 证书的更多细节可见文档: ECC Cipher Suites for TLS - RFC4492

使用 RSA 进行密钥交换的握手过程与前面说明的基本一致，只是没有 ServerKeyExchange 消息，其中协商密钥涉及到三个参数 (客户端随机数 random_C、服务端随机数 random_S、预主密钥 Premaster secret)，
其中前两个随机数和协商使用的算法是明文的很容易获取，最后一个 Premaster secret 会用服务器提供的公钥加密后传输给服务器 (密钥交换)，如果这个预主密钥被截取并破解则协商密钥也可以被破解。

RSA 算法的细节见: wiki 和 RSA算法原理（二）- 阮一峰

RSA 的算法核心思想是利用了极大整数 因数分解 的计算复杂性

而使用 DH(Diffie-Hellman) 算法 进行密钥交换，双方只要交换各自的 DH 参数(在 ServerKeyExchange 发送 Server params，在 ClientKeyExchange 发送 Client params)，不需要传递 Premaster secret，就可以各自算出这个预主密钥

DH 的握手过程如下，大致过程与 RSA 类似，图中只表达如何生成预主密钥:

服务器通过私钥将客户端随机数 random_C，服务端随机数 random_S，服务端 DH 参数 Server params 签名生成 signature，然后在 ServerKeyExchange 消息中发送服务端 DH 参数和该签名；

客户端收到后用服务器给的公钥解密验证签名，并在 ClientKeyExchange 消息中发送客户端 DH 参数 Client params；

服务端收到后，双方都有这两个参数，再各自使用这两个参数生成预主密钥 Premaster secret，之后的协商密钥等步骤与 RSA 基本一致。

关于 DH 算法如何生成预主密钥，推荐看下 Wiki 和 Ephemeral Diffie-Hellman handshake

其核心思想是利用了 离散对数问题 的计算复杂性

算法过程可以抽象成下图:

双方预先商定好了一对 P g 值 (公开的)，而 Alice 有一个私密数 a(非公开，对应一个私钥)，Bob 有一个私密数 b(非公开，对应一个私钥)

对于 Alice 和 Bob 来说通过对方发过来的公钥参数和自己手中的私钥可以得到最终相同的密钥

而第三方最多知道 P g A B，想得到私钥和最后的密钥很困难，当然前提是 a b P 足够大 (RFC3526 文档中有几个常用的大素数可供使用)，否则暴力破解也有可能试出答案，至于 g 一般取个较小值就可以

如下几张图是实际 DH 握手发送的内容:

可以看到双方发给对方的参数中携带了一个公钥值，对应上述的 A 和 B

而且实际用的加密套件是 椭圆曲线 DH 密钥交换 (ECDH) ，利用由椭圆曲线加密建立公钥与私钥对可以更进一步加强 DH 的安全性，因为目前解决椭圆曲线离散对数问题要比因式分解困难的多，而且 ECC 使用的密钥长度比 RSA 密钥短得多(目前 RSA 密钥需要 2048 位以上才能保证安全，而 ECC 密钥 256 位就足够)

关于 椭圆曲线密码学 - ECC ，推荐看下 A Primer on Elliptic Curve Cryptography - 原文 - 译文

尽管可以选择对任意一端进行身份验证，但人们几乎都启用了对服务器的身份验证。如果服务器选择的套件不是匿名的，那么就需要在 Certificate 消息中跟上自己的证书。

相比之下，服务器通过发送 CertificateRequest 消息请求对客户端进行身份验证。消息中列出所有可接受的客户端证书。作为响应，客户端发送自己的 Certificate 消息（使用与服务器发送证书相同的格式），并附上证书。此后，客户端发送 CertificateVerify 消息，证明自己拥有对应的私钥。

只有已经过身份验证的服务器才被允许请求客户端身份验证。基于这个原因，这个选项也被称为相互身份验证（mutual authentication）。

在 ServerHello 的过程中发出，请求对客户端进行身份验证，并将其接受的证书的公钥和签名算法传送给客户端。

它也可以选择发送一份自己接受的证书颁发机构列表，这些机构都用其可分辨名称来表示:

在 ClientKeyExchange 的过程中发出，证明自己拥有的私钥与之前发送的客户端证书中的公钥匹配。消息中包含一条到这一步为止的所有握手消息的签名：

最初的会话恢复机制是，在一次完整协商的连接断开时，客户端和服务器都会将会话的安全参数保存一段时间。希望使用会话恢复的服务器为会话指定唯一的标识，称为会话 ID(Session ID)。服务器在 ServerHello 消息中将会话 ID 发回客户端。

希望恢复早先会话的客户端将适当的 Session ID 放入 ClientHello 消息，然后提交。服务器如果同意恢复会话，就将相同的 Session ID 放入 ServerHello 消息返回，接着使用之前协商的主密钥生成一套新的密钥，再切换到加密模式，发送 Finished 消息。
客户端收到会话已恢复的消息以后，也进行相同的操作。这样的结果是握手只需要一次网络往返。

Session ID 由服务器端支持，协议中的标准字段，因此基本所有服务器都支持，服务器端保存会话 ID 以及协商的通信信息，占用服务器资源较多。

用来替代服务器会话缓存和恢复的方案是使用会话票证（Session ticket）。使用这种方式，除了所有的状态都保存在客户端（与 HTTP Cookie 的原理类似）之外，其消息流与服务器会话缓存是一样的。

其思想是服务器取出它的所有会话数据（状态）并进行加密 (密钥只有服务器知道)，再以票证的方式发回客户端。在接下来的连接中，客户端恢复会话时在 ClientHello 的扩展字段 session_ticket 中携带加密信息将票证提交回服务器，由服务器检查票证的完整性，解密其内容，再使用其中的信息恢复会话。

这种方法有可能使扩展服务器集群更为简单，因为如果不使用这种方式，就需要在服务集群的各个节点之间同步会话。
Session ticket 需要服务器和客户端都支持，属于一个扩展字段，占用服务器资源很少。

J. 什么是SSL加密，什么是TLS加密

SSL加密是Netscape公司所提出的安全保密协议，在浏览器和Web服务器之间构造安全通道来进行数据传输，SSL运行在TCP/IP层之上、应用层之下，为应用程序提供加密数据通道，它采用了RC4、MD5以及RSA等加密算法，使用40 位的密钥，适用于商业信息的加密。

TLS是安全传输层协议。安全传输层协议（TLS）用于在两个通信应用程序之间提供保密性和数据完整性。该协议由两层组成： TLS 记录协议（TLS Record）和 TLS 握手协议（TLS Handshake）。较低的层为 TLS 记录协议，位于某个可靠的传输协议上面。

(10)tls加密技术属于hash扩展阅读：

SSL加密并不保护数据中心本身，而是确保了SSL加密设备的数据中心安全，可以监控企业中来往于数据中心的最终用户流量。

从某个角度来看，数据中心管理员可以放心将加密装置放在某个地方，需要使用时再进行应用，数据中心应该会有更合理的方法来应对利用SSL的恶意攻击，需要找到SSL加密应用的最佳实践。

TLS协议是可选的，必须配置客户端和服务器才能使用。主要有两种方式实现这一目标：一个是使用统一的TLS协议通信端口（例如：用于HTTPS的端口443）。另一个是客户端请求服务器连接到TLS时使用特定的协议机制（例如：邮件、新闻协议和STARTTLS）。

一旦客户端和服务器都同意使用TLS协议，他们通过使用一个握手过程协商出一个有状态的连接以传输数据。通过握手，客户端和服务器协商各种参数用于创建安全连接。

参考资料来源：网络-SSL加密技术

参考资料来源：网络-TLS