OpenssL认证实现原理详述

OpenssLL认证原理详解

 一、OpenssL单向认证原理详解

1、客户端的浏览器向服务器传送客户端 OpenssL协议的版本号，加密算法的种类，产生的随机数，以及其他服务器和客户端之间通讯所需要的各种信息。

2、服务器向客户端传送 OpenssL协议的版本号，加密算法的种类，随机数以及其他相关信息，同时服务器还将向客户端传送自己的证书。

3、客户利用服务器传过来的信息验证服务器的合法性，服务器的合法性包括：证书是否过期，发行服务器证书的 CA 是否可靠，发行者证书的公钥能否正确解开服务器证书的“发行者的数字签名”，服务器证书上的域名是否和服务器的实际域名相匹配。如果合法性验证没有通过， 通讯将断开；如果合法性验证通过，将继续进行第四步。

4、用户端随机产生一个用于后面通讯的“对称密码”，然后用服务器的公钥（服务器的公钥从步骤②中的服务器的证书中获得）对其加密，然后将加密后的“预主密码”传给服务器。

5、如果服务器要求客户的身份认证（在握手过程中为可选），用户可以建立一个随机数然后对其进行数据签名，将这个含有签名的随机数和客户自己的证书以及加密过的“预主密码”一起传给服务器。

6、如果服务器要求客户的身份认证，服务器必须检验客户证书和签名随机数的合法性，具体的合法性验证过程包括：客户的证书使用日期是否有效，为客户提供证书 的CA 是否可靠，发行CA 的公钥能否正确解开客户证书的发行 CA 的数字签名，检查客户的证书是否在证书废止列表（CRL）中。检验如果没有通过，通讯立刻中断；如果验证通过，服务器将用自己的私钥解开加密的“预主密码 ”，然后执行一系列步骤来产生主通讯密码（客户端也将通过同样的方法产生相同的主通讯密码）。

7、服务器和客户端用相同的主密码即“通话密码”，一个对称密钥用于 OpenssL协议的安全数据通讯的加解密通讯。同时在 SSL 通讯过程中还要完成数据通讯的完整性，防止数据通讯中的任何变化。

8、客户端向服务器端发出信息，指明后面的数据通讯将使用的步骤⑦中的主密码为对称密钥，同时通知服务器客户端的握手过程结束。

9、服务器向客户端发出信息，指明后面的数据通讯将使用的步骤⑦中的主密码为对称密钥，同时通知客户端服务器端的握手过程结束。

10、OpenssL的握手部分结束，OpenssL安全通道的数据通讯开始，客户和服务器开始使用相同的对称密钥进行数据通讯，同时进行通讯完整性的检验。

 

二、OpenssL双向认证原理详解

 

1、 浏览器发送一个连接请求给安全服务器。

2、 服务器将自己的证书，以及同证书相关的信息发送给客户浏览器。

3、 客户浏览器检查服务器送过来的证书是否是由自己信赖的 CA 中心所签发的。如果是，就继续执行协议；如果不是，客户浏览器就给客户一个警告消息：警告客户这个证书不是可以信赖的，询问客户是否需要继续。

4、接着客户浏览器比较证书里的消息，例如域名和公钥，与服务器刚刚发送的相关消息是否一致，如果是一致的，客户浏览器认可这个服务器的合法身份。

5、服务器要求客户发送客户自己的证书。收到后，服务器验证客户的证书，如果没有通过验证，拒绝连接；如果通过验证，服务器获得用户的公钥。

6、 客户浏览器告诉服务器自己所能够支持的通讯对称密码方案。

7、服务器从客户发送过来的密码方案中，选择一种加密程度最高的密码方案，用客户的公钥加过密后通知浏览器。

8、浏览器针对这个密码方案，选择一个通话密钥，接着用服务器的公钥加过密后发送给服务器。

9、 服务器接收到浏览器送过来的消息，用自己的私钥解密，获得通话密钥。

10、服务器、浏览器接下来的通讯都是用对称密码方案，对称密钥是加过密的。

以下是握手协议的详细流程图：

代码实现过程

终端获取算法标识A1,并产生随机数r1，r1和 A1连接后得到R1（R1=r1|A1），根据终端的算
法支持设置在以下步骤中需要用到的对称算法和非对称算法； 
2)  终端将随机数和算法信息发送到处理中心，启动握手协议； 
3)  处理中心选择算法标识 A2，产生随机数r2，r2 和 A2 连接后得到 R2。根据从终端发来的算法
信息，检查处理中心是否支持，如果处理中心支持此算法，则设置处理中心对应的加解密算法；
不支持则返回错误信息，断开连接； 
4)  处理中心发送随机数和处理中心的渠道证书； 
5)  终端使用终端中预制的 CA 根证书验证收到的处理中心的渠道证书，如果验证不通过，则发送
出错消息，结束链接；否则，终端产生48字节随机数作为共享主密钥 M1，并且使用处理中心
的渠道证书中的公钥采用之前设置的非对称算法对M1加密得到E1； 
6)  R1 和 R2 连接后得到 R3，终端先对 R3 进行摘要算法得到 H1，然后使用终端私钥对 H1 进行签
名运算得到S1； 
7)  终端将S1、E1和终端证书发送到处理中心； 
8)  处理中心使用 CA 根证书验证终端证书合法性，若终端证书验证不通过，则发送错误消息，结
束链接；如果终端证书验证通过，则使用终端证书验证 S1。若S1 验证不通过，则发送错误消
息，结束链接。否则，从E1中解密得到共享主密钥M1； 
9)  处理中心对渠道证书进行摘要运算得到H2，对终端证书进行摘要运算得到H3。将R1、R2、H2、
H3、S1、E1连接后得到 T1（T1=R1||R2||H2||H3||S1||E1）；然后对T1 进行摘要运算得到H4；
将ASCII码“SERVER”和H4连接后得到D1；使用 M1前16个字节对D1 进行HMAC 运算得到F1
（HMAC计算方法见 B.2）； 
10) 处理中心发送握手验证完成消息 F1到终端； 
11) 终端验证接收到的处理中心发来的 F1，若验证不成功，则发送错误消息，结束链接；否则，
发送终端握手验证消息F2到处理中心； F2运算与F1运算方法一样，只需要将F1运算时的ASCIIJR/T 0025.16—20xx 
13 
码“SERVER”改为ASCII码“CLIENT”； 
12) 终端发送握手验证完成消息 F2到处理中心； 
13) 处理中心使用同样的计算方法验证接收到的F2消息。验证失败，则发送错误消息，结束链接；  
14) 上述握手过程成功后，双方使用如下方法计算会话密钥： 
X = HMAC(M1, key_label||r1||r2)   （M1取其前16个字节） 
其中key_label为3字节ASCII码“KEY”，HMAC算法见附录B.2。令X1X2…X20分别为X的第1
个至第20字节，则加密密钥SKey为：SKey = X1X2…X16，MAC密钥MKey为：MKey = X5X6…X20；  
15) 握手过程结束。