
当你在浏览器中看到小挂锁图标时,有没有想过背后发生了什么?这就是SSL/TLS 握手的作用,它能确保你的敏感信息(如密码和信用卡信息)的安全。这种“数字握手“是安全浏览的秘诀,今天,我们将对其进行分解,向你展示它是如何工作的,以及为什么它至关重要。
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什么是 SSL/TLS 握手?
SSL/TLS 握手是在客户端(如网络浏览器)和服务器之间启动安全通信的加密过程。它是建立加密连接的第一步,可确保交换的数据保持私密、真实和防篡改。尽管这个过程很复杂,但它是自动化的,在后台悄无声息地进行,终端用户往往不会注意到。
SSL 与 TLS:有什么区别?
SSL(安全套接字层)是最初的安全通信协议。然而,由于SSL 存在漏洞,它已被TLS(传输层安全)取代,后者提供了更强的安全功能。如今,尽管 TLS 是现代标准,但“SSL 握手“一词经常与“TLS 握手“交替使用。
SSL/TLS 握手的目的
握手实现了三个主要目标:
- 验证:通过受信任的证书颁发机构(CA)颁发的数字证书验证服务器身份(也可选择验证客户端身份)。 证书颁发机构(CA).
- 加密:建立加密方法和密码套件,确保数据交换安全。
- 密钥协议:为对称加密生成唯一的会话密钥,确保高效安全的通信。
何时发生?
每当启动安全连接,例如访问带有 HTTPS的网站、连接到安全邮件服务器或使用加密 API 调用时,都会触发 SSL/TLS 握手。握手确保双方在交换任何数据前就安全协议达成一致。
通过为安全通信奠定基础,SSL/TLS 握手在保护敏感信息免受网络威胁方面发挥着至关重要的作用。
SSL/TLS 握手的关键组成部分
SSL/TLS 的握手依赖于几个关键组件,它们共同作用建立起安全连接。了解了这些要素,就能深入了解握手过程是如何确保数据隐私、完整性和真实性的。
1.密码套件
密码套件是在握手过程中商定的加密算法的集合。它包括
- 密钥交换算法:决定会话密钥的共享方式(如 RSA、Diffie-Hellman)。
- 加密算法:对交换的数据进行加密(如 AES)。
- 信息验证算法:确保传输过程中的数据完整性(如 HMAC)。
客户端和服务器通过协商选择一个兼容的密码套件,该套件用于管理会话的安全参数。
2.非对称加密与对称加密
- 非对称加密:在握手过程中使用一对公私密钥来安全交换信息。例如,客户端用服务器的公钥加密预主密,服务器用其私钥解密。
- 对称加密:握手完成后,双方使用单个会话密钥(握手期间共享)进行更快、更有效的加密。
3.数字证书
数字证书通过证明公钥的所有权来验证服务器(也可选择验证客户端)的身份。证书由受信任的证书颁发机构(CA)颁发,可确保用户连接到指定的服务器,而不是冒名顶替者。
4.会话密钥
会话密钥是在握手过程中产生的临时对称密钥。它们对每个会话都是独一无二的,因此无需非对称加密的开销就能实现安全的数据交换。
这些组件共同创建了一个安全的通信渠道,保护数据不被截获和篡改。通过建立信任和加密标准,SSL/TLS 握手可保护在线互动免受不断发展的网络威胁。
SSL/TLS 握手的逐步过程

SSL/TLS 握手是一个在客户端和服务器之间建立安全连接的多步骤过程。下面是详细的步骤分解:
1.客户你好
当客户端(如网络浏览器)向服务器发送ClientHello消息时,握手就开始了。该信息包括
- 支持的TLS 版本(如 TLS 1.2、TLS 1.3)。
- 客户端可使用的密码套件列表。
- 一个随机生成的数字,即客户端随机数,用于生成会话密钥。
这一步启动了协商过程,客户端在此过程中提出自己的安全能力。
2.ServerHello
作为回应,服务器会回复一条ServerHello消息,其中包含
- 从客户端列表中选择的TLS 版本和密码套件。
- 服务器随机生成的数字,即服务器随机数。
- 会话 ID,用于识别连接。
此响应确认服务器可以在相互兼容的基础上继续握手。
3.服务器证书
服务器发送其数字证书,其中包括其公用密钥,并由可信的证书颁发机构 (CA) 签名。客户端验证证书,以确保
- 证书有效且未过期。
- 它由可信 CA 签发。
- 域名与证书相符。
如果证书未能通过验证,握手会终止,连接也会被拒绝。
4.密钥交换和主密码
接下来,客户端和服务器商定交换会话密钥的方法。这取决于所选的密钥交换算法:
- RSA:客户端用服务器的公开密钥加密预主密钥,并将其发送给服务器。
- Diffie-Hellman (DH):双方共享参数,在不直接交换的情况下独立计算相同的预主密文。
预主密文是用于生成会话密钥的关键值。
5.会话密钥生成
双方使用预主密钥、客户端随机密钥和服务器随机密钥,独立计算会话密钥。该密钥将用于对称加密,从而在会话的其余部分实现高效、安全的数据传输。
6.更改密码规格
客户端发送ChangeCipherSpec信息,通知服务器现在将使用新建立的会话密钥加密所有后续信息。服务器会用自己的 ChangeCipherSpec 信息确认这一点。
7.完成信息
客户端发送用会话密钥加密的 “完成 “报文,以确认其一方的握手已完成。服务器也会以同样加密的完成信息作为回应,表示握手成功完成。
此时,双方已相互验证(服务器端为基本握手,双方为相互 TLS)并建立了安全连接。
TLS 1.3 及其改进
TLS 1.3是安全通信领域的重大进步,它解决了旧协议中的漏洞,同时提高了性能。TLS 1.3 于 2018 年推出,目前已因其更高的安全性和效率而被广泛采用。
与 TLS 1.2 的主要区别
- 简化握手过程:TLS 1.3 减少了握手过程中所需的往返次数,从而降低了延迟。与 TLS 1.2 中的多次交换相比,握手过程只需一次往返即可完成。
- 增强安全性:删除了过时的算法,包括 RSA 密钥交换和弱密码套件。只支持前向保密密钥交换方法,如Ephemeral Diffie-Hellman,确保即使私人密钥泄露,过去的会话密钥仍然安全。
- 零往返时间(0-RTT):TLS 1.3 允许在不重新协商的情况下恢复会话,从而使返回客户端的连接速度更快。不过,这项功能是可选的,而且需要严格监控,以防止重放攻击。
- 改进的加密标准:TLS 1.3 使用现代加密算法,如ChaCha20-Poly1305和AES-GCM,可提供更好的安全性和性能。
TLS 1.3 的优势
- 速度:通过简化握手过程和减少延迟,TLS 1.3 提供了更快的连接时间,尤其是在高延迟环境中。
- 更强的保护:它强调前向保密,并取消了过时的加密算法,从而加强了连接,抵御复杂的攻击。
- 面向未来:TLS 1.3 可确保与不断发展的安全需求兼容,并将与传统协议相关的风险降至最低。
通过采用 TLS 1.3,企业和组织可以为用户提供更安全、更高效的浏览体验,使其成为现代安全通信的黄金标准。
SSL/TLS 握手的重要性
SSL/TLS 握手是确保安全在线交互的关键,为加密通信奠定了基础。它的主要作用是建立信任,保护敏感数据免受潜在的网络威胁。
实际应用
- 网页浏览:HTTPS 网站依靠握手来加密用户和服务器之间的数据交换,保护密码、信用卡信息和其他敏感信息。
- 电子邮件和信息:SMTPS 等安全通信协议和加密信息应用程序使用握手来防止窃听。
- 应用程序接口和物联网设备:握手保护机器对机器通信中的数据完整性和保密性,这对安全 API 调用和物联网生态系统至关重要。
防范网络威胁
握手可防止以下攻击
- 中间人(MITM):通过验证服务器的数字证书来确保服务器的真实性。
- 窃听:在传输过程中对数据进行加密,使未经授权者无法读取。
- 数据篡改:通过加密检查确保交换信息的完整性。
SSL/TLS 握手在创建安全的数字环境中发挥着至关重要的作用,使用户能够放心地浏览、交易和通信。如果没有这个过程,互联网就很容易遭到破坏和数据窃取,从而损害在线互动的信任度。
常见挑战和解决方案
虽然 SSL/TLS 握手是一种强大的机制,但某些挑战可能会干扰其执行。解决这些问题可确保不间断的安全通信。
1.握手失败
握手失败通常会导致错误信息,如 “SSL/TLS 握手失败”。原因包括
- 协议不匹配:客户端和服务器不支持相同的 TLS 版本。
- 无效证书:过期或配置不当的数字证书。
- 密码套件不兼容:双方未就密码套件达成一致。
解决方案:确保双方都支持最新协议,验证证书有效性,并配置服务器以支持一系列安全密码套件。
2.延迟问题
握手延迟会影响用户体验,尤其是在高延迟网络上。
解决方案实施TLS 1.3,它可以减少往返次数,并支持以 0-RTT 恢复会话。
3.配置错误
不正确的服务器配置会使连接面临漏洞。
解决方案:遵循 TLS 最佳实践,如禁用过时的协议和使用强大的加密算法。
积极应对这些挑战可增强 SSL/TLS 握手的可靠性和安全性,保护用户免受潜在威胁。
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