TLS 原理-TLS1.2及之前的版本

原理-TLS1.2及之前的版本

协议握手，建立会话

1. 客户端 Hello 消息，携带以下信息

   1. 协议版本，目前有 sslv2,sslv3,tls1.0,tls1.1,tls1.2,tls1.3
   2. 客户端产生的随机数，用于后面生成会话 key
   3. 客户端支持加密算法列表，按优先级从高到低排序

2. 服务器 Hello 消息，携带以下信息

   1. ssl 证书

   2. 服务器选择的加密算法，根据客户端发送的加密算法列表，和服务器端支持的加密算法，取交集，取优先级最高的；可能跟具体的软件实现也有关系

   3. 服务器端产生的随机数，用于后面产生会话 key

3. 客户端验证服务器的 ssl 证书

   1. 协商一些加密算法的参数，比如 椭圆曲线类的加密算法，会协商一些额外的加密相关的参数

   2. 根据密钥交换协议和加密算法协议，和服务器端协商出一个 预主密钥

4. 生成会话 key

   1. 从 客户端随机数，服务器随机数，预主密钥 生成会话 key

5. 客户端和服务器使用 会话 key 通信

密钥交换协议

1. 目前主要的密钥交换协议，相关的密钥交换协议又有各自的变体和增强
   1. RSA
      1. 静态的RSA算法，在 TLS1.3 中已经禁止
   2. DH
      1. TLS1.3 中全面使用 ECDHE
   3. PSK
      1. TLS1.3 新增，用于复用之前的会话 key，减少连接建立时间，但是会缺乏前向安全性
2. RSA 和 DH 不同的地方，主要是在 如何生成 预主密钥，参看 https://www.cloudflare.com/zh-cn/learning/ssl/what-happens-in-a-tls-handshake/

加密套件的写法

1. RFC 和 不同的软件实现，有不同的描述方式，但是实际的 16 进制编码是一致的
   示例参看 https://ciphersuite.info/cs/TLS_PSK_WITH_3DES_EDE_CBC_SHA/
2. 加密套件的写法中，一般主要包括 3 个内容
   1. 密钥交换算法，主要用于证书认证，协商加密算法，生成 预主密钥等
      1. 又可以细分为
         1. 密钥交互算法，如RSA, ECDHE, ECDH, SRP 等
         2. 证书认证算法，比如 DSA, ECDSA, RSA, PSK 等，DSA 证书在 TLS1.3 中禁用
         3. 如果不能识别，则使用 openssl ciphers -v 查看，或者上网查询
   2. 加密算法，即根据会话 key 加密消息的算法
      1. 又可细分为
         1. 加密算法，如 AES-128, AES-256,SEED 等
         2. 加密模式，如 GCM, CBC, CBC3 等
         3. 如无法识别，可以使用 openssl ciphers -v 来确认，或者上网查看
   3. 摘要算法，用于对 ssl 会话中的 协议消息，数据消息，计算摘要和签名，保证信息的完整性
3. 由于在加密套件的写法中，对于上述的 3 点没有明显的分隔符，因此在解读不同的加密算法套件，需要自行上网查询，确认当前加密算法套件中的 密钥交换算法，加密算法，摘要算法
   1. 也可以使用 openssl ciphers -v 来查看加密套件，所使用的密钥交互算法/加密算法/摘要算法
4. 使用 curl， haproxy 这些软件时，要注意，加密算法的参数都是直接传递给 ssl 协议实现的后端的
   1. 目前 linux 上主要使用的 ssl 协议
      1. openssl， 可以使用 openssl ciphers 查看支持的加密套件
         1. 目前已知 ubuntu 16.04 上的 haproxy 使用 openssl 编译
         2. 加密算法套件的说明，见 man ciphers
      2. gnutls，可以使用 gnutls-cli -l 查看支持的加密套件
         1. 目前已知 ubuntu 16.04 上的 curl 使用gnutls 编译
   2. 在处理 ssl 会话建立失败时，要注意不同的 ssl 协议实现的区别

参看

1. RFC8446: The Transport Layer Security (TLS) Protocol Version 1.3
2. RFC5246: The Transport Layer Security (TLS) Protocol Version 1.2
3. RFC4346: The Transport Layer Security (TLS) Protocol Version 1.1
4. RFC6066: Transport Layer Security (TLS) Extensions: Extension Definitions