SSL/TLS 概念

SSL（Secure Socket Layer，安全套接字层）是一种标准安全协议，由美国网景（Netscape）开发，用于在在线通信中建立 Web 服务器和浏览器之间的加密链接。SSL 技术的使用确保了 Web 服务器和浏览器之间传输的所有数据都保持加密状态。TLS（transport Layer Security，安全传输层协议）是 SSL 标准化后的版本，与 SSL 基本没有区别。

SSL/TLS 的主要功能：

认证用户与服务器，确保数据发送到正确的客户端和服务器，即可靠性
加密数据，即机密性
维护数据的完整性

SSL 协议架构

SSL 基于 TCP，且分为两个子层：握手层和记录层，其中握手层负责建立 SSL 连接，记录层负责对报文的加解密。

握手层：
- 协商加密能力
- 协商密钥参数
- 验证对方身份
- 建立并维护 SSL 会话
握手层协议报文格式：
- 消息类型 Type
- 消息长度 Length
- 消息相关参数 Content
SSL 提供三种握手过程，分别为：
- 无客户端身份认证的全握手
  1. 客户端向服务器发送以下信息：支持的 SSL 最高版本、加密套件列表、压缩算法列表、客户端随机数（32 位）、会话 ID
  2. 服务器端回应客户端以下信息：服务器同意的 SSL 版本、加密套件、压缩算法、会话 ID、服务器端随机数。并且还会发送服务器的证书、服务器端密钥交换的信息，最后通知对端握手信息已发完
  3. 客户端再向服务器端发送密钥参数和握手过程的验证报文，并通知对端开始启用加密参数
  4. 服务器再向客户端发送自己的握手过程验证报文，并通知对端开始启用加密参数
- 有客户端身份认证的全握手
  
  与上面类似，但在第 2 步后，服务器端还会向客户端请求客户端的证书，然后客户端回应自己的证书，并会附加上数字签名
- 会话恢复
  
  当 SSL 连接因某些原因不正常断开后，可在超时时间内进行会话恢复。
  
  客户端向服务器发送的消息与第 1 条一致，其中会话 ID 为上一次 SSL 连接的会话 ID。其余过程也基本一致。
记录层：
- 保护传输数据的机密性，对数据进行加密和解密
- 验证传输数据的完整性，计算报文摘要
- 对报文压缩
- 保证数据传输的可靠有序
记录层对数据包的三个操作：分片、压缩、加密

记录层协议报文格式：
- 报文类型：1 个字节，密钥改变协议（20）、告警协议（21）、握手协议（22）、应用层数据（23）
- 版本：2 字节，TLS1.0（3,1）、SSL3.0（3,0）
- 长度：2 字节记录层报文的长度，包括加密数据和 MAC 值
- MAC：消息验证码

SSL 会话与连接

SSL 会话是指客户端与服务器间的关联关系，通过握手协议创建。而 SSL 连接是用于点对点数据的传输，连接的维持时间比较短暂，且一定与一个会话关联。

一次会话过程通常会发起多个 SSL 连接来完成任务，这些连接共享会话定义的安全参数，这样可以避免为每个 SSL 连接单独进行安全参数的协商，而只需在会话建立时进行一次协商，提高了效率。

HTTPS 与 HTTP 连接的建立耗时也因为 SSL 层而出现 3 倍的差距。可通过curl -w "TCP handshake: %{time_connect}, SSL handshake: %{time_appconnect}" -so /dev/null 网址测试。

OpenSSL 概念

OpenSSL 是一个 SSL 的密码库，是对 SSL 协议的实现，包含了主要的密码算法，常用的密钥和证书封装管理功能。

OpenSSL 提供八种对称加密算法（DES、AES、Blowfish、CAST、IDEA、RC2、RC5），支持四种非对称加密算法（DH、RSA、DSA、椭圆曲线 EC），实现五种信息摘要算法（MD2、MD5、MDC2、SHA（SHA+SHA1）、RIPEMD）

Heartbleed 漏洞简介

心脏出血漏洞，于 2014 年被公开。受害者的内存内容就会以每次 64KB 的速度进行泄露，通过读取网络服务器内存，攻击者可以访问敏感数据，从而危及服务器及用户的安全。

证书原理、签发流程、证书链、CT、CAA、ACME、mTLS 等完整内容，见 SSL证书笔记。

SSL与TLS协议笔记

SSL/TLS 概念

SSL 协议架构

OpenSSL 概念

参考文章