2.8. SSL/TLS

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2.8.1. 简介

SSL全称是Secure Sockets Layer,安全套接字层,它是由网景公司(Netscape)设计的主要用于Web的安全传输协议,目的是为网络通信提供机密性、认证性及数据完整性保障。如今,SSL已经成为互联网保密通信的工业标准。

SSL最初的几个版本(SSL 1.0、SSL2.0、SSL 3.0)由网景公司设计和维护,从3.1版本开始,SSL协议由因特网工程任务小组(IETF)正式接管,并更名为TLS(Transport Layer Security),发展至今已有TLS 1.0、TLS1.1、TLS1.2这几个版本。

如TLS名字所说,SSL/TLS协议仅保障传输层安全。同时,由于协议自身特性(数字证书机制),SSL/TLS不能被用于保护多跳(multi-hop)端到端通信,而只能保护点到点通信。

SSL/TLS协议能够提供的安全目标主要包括如下几个:

  • 认证性
    • 借助数字证书认证服务器端和客户端身份,防止身份伪造
  • 机密性
    • 借助加密防止第三方窃听
  • 完整性
    • 借助消息认证码(MAC)保障数据完整性,防止消息篡改
  • 重放保护
    • 通过使用隐式序列号防止重放攻击

为了实现这些安全目标,SSL/TLS协议被设计为一个两阶段协议,分为握手阶段和应用阶段:

握手阶段也称协商阶段,在这一阶段,客户端和服务器端会认证对方身份(依赖于PKI体系,利用数字证书进行身份认证),并协商通信中使用的安全参数、密码套件以及MasterSecret。后续通信使用的所有密钥都是通过MasterSecret生成。
在握手阶段完成后,进入应用阶段。在应用阶段通信双方使用握手阶段协商好的密钥进行安全通信。

2.8.2. 子协议

SSL/TLS协议有一个高度模块化的架构,分为很多子协议,主要是:

  • Handshake 协议
    • 包括协商安全参数和密码套件、服务器身份认证(客户端身份认证可选)、密钥交换
  • ChangeCipherSpec 协议
    • 一条消息表明握手协议已经完成
  • Alert 协议
    • 对握手协议中一些异常的错误提醒,分为fatal和warning两个级别,fatal类型的错误会直接中断SSL链接,而warning级别的错误SSL链接仍可继续,只是会给出错误警告
  • Record 协议
    • 包括对消息的分段、压缩、消息认证和完整性保护、加密等

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