https认证过程（TLS认证过程）_网络协议

最近在准备春招，刚好看到https，网上搜了一圈没看到满意的，于是打算自己整理一下，以下内容来源于《计算机网络（第8版）（谢希仁）》加上了一些自己的拙见

目前的https是使用http+tls的，所以直接了解tls的认证过程即可

曾经广泛使用的运输层安全协议有两个

(1)安全套接字层 ssl (secure socket laver)。

(2)运输层安全 tls (transport layer security)。

ssl是tls的前身，tls在ssl基础上改进了很多，但是现在还经常能够看到把ssl/tls视为tls的同义词。而现在旧协议ssl被更新为新协议tls。

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应用层使用协议tls最多的就是http，但并非仅限于http。因为协议tls是对tcp加密，因此任何在tcp之上运行的应用程序都可以使用协议tls。例如，用于imap邮件存取的鉴别和数据加密也可以使用tls。tls提供了一个简单的带有套接字的应用程序接口api，这和tcp的api是相似的。

协议 tls 具有双向鉴别的功能。但大多数情况下使用的是单向鉴别，即客户端（浏览器）需要鉴別服务器。也就是说，浏览器 a 要确信即将访问的网站服务器 b 是安全和可信的。这必领要有两个前提。首先，服务器 b 必须能够证明本身是安全和可信的。因此服务器b 需要有一个证书来证明自己。现在我们假定服务器 b 已经持有了有效的 ca（certificate authority） 证书。这正是运输层安全协议 tls 的基石。其次，浏览器 a 应具有一些手段来证明服务器 b 是安全和可信的。下面就来讨论这一点。

生产电脑操作系统的厂商为了方便用户，把当前获得公众信任的许多主流认证中心ca的根证书，都已内置在其操作系统中。这些根证书上都有认证中心 ca 的公钥pkca，而且根证书都用 ca 的私钥skca进行了自签名（防止伪造）。用户为了验证要访问的服务器是否安全和可信，只要打开电脑中的浏览器（操作系统自带的或用户自己装上的），就可查到操作系统收藏的某个根认证中心的根 ca 证书，并可以利用证书上的公钥pkca对b的证书进行验证。若服务器 b 的证书是证书链上的某个中间 ca 签发的，那么浏览器 a 也可用类似方法验证b的证书的真实性。

由于浏览器与服务器的通信方式就是以前讲过的 “客户-服务器方式”，因此下面就用客户代表浏览器。

如图 7-21 所示，在客户与服务器双方己经建立了tcp 连接后，就可开始执行协议 tls。根据 rfc 8446，这里主要有两个阶段，即握手阶段和会话阶段。在握手阶段，tls 使用其中的握手协议，而在会话阶段，tls 使用其中的记录协议。下面讨论协议tls 的要点。

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我们先介绍协议tls 的握手阶段。握手阶段要验证服务器是安全可信的，同时生成在后面的会话阶段所需的共享密钥，以保证双方交换的数据的私密性和完整性。这里要提醒读者，在刚开始执行协议 tls时，通信双方的信道是不安全的。因此要弄清：(1）双方怎样通过不安全的信道得到会话时所需的共享密钥。这里没有采用密钥分发中心kdc来分配密钥，而是采用自己生成共享密钥的方法。(2） 用什么方法保证所传送数据的机密性与完整性。

（ps：以下加粗的数字代表上图的步骤数）

(1)协商加密算法 1客户 a 向服务器b发送自己选定的加密算法（包括密钥交换算法)。2服务器 b从中确认自己所支持的算法，同时把自己的 ca 数字证书发送给 a。这里要说明一下，从tls 1.0更新到 1.1和1.2版本时，每一次更新都增加了当时认为是更加安全可靠的加密算法。为了协议的向后兼容，对老版本中的不太安全的数十种算法也都保留下来了。这就造成协商过程非常耗时，需要花费2倍rtt 的时间（通常记为 2-rtt)。因此最新的 tls 1.3 版本把陈旧的很多种算法统统取消（例如 mds, sha-1，des, 3des 等），只留下几种最安全的算法。客户不是把自己所有的加密算法都告诉服务器，供服务器来挑选，而是猜测服务器可能愿意使用什么加密算法，把自己选定的加密算法直接发送给服务器，让服务器来确认。这就把 “协商”时间缩短为 1-rtt。

(2)服务器鉴别 3客户a用数字证书中ca 的公钥对数字证书进行验证鉴别。

以下两步涉及非对称加密

(3)生成主密钥 4 客户 a 按照双方确定的密钥交换算法生成主密钥 ms (master secret)。5客户a用b的公钥pkb对主密钥 ms加密，得出加密的主密钥pkb(ms)，发送给服务器b。请注意，在有关tls 的文档中，密钥一词使用的是secret，而不是key。

(4)服务器b用自己的私钥把主密钥解密出来：skb(pka(ms))=ms。这样，客户a和服务器b都拥有了为后面的数据传输使用的共同的主密钥 ms。

以上步骤鉴别了服务器b的身份并且使得a和b获得了安全通信所使用的密钥（a和b所持有的通信密钥是一样的，只不过a使用非对称加密算法将密钥安全传输给了b，注意区分用来加密通信密钥的非对称密钥和通信密钥）

（5）为了使双方的通信更加安全，客户a和服务器b最好使用不同的密钥。于是主密钥被分割成4个不同的密钥，这就是图 7-21 中的7和8：生成会话密钥。在这以后，每一方都拥有这样4个密钥（请注意，这些都是对称密钥，即加密和解密用的是同一个密钥）：