【计算机网络】详解SSL协议

目录

一、SSL简介

SSL和TLS

二、SSL协议介绍

SSL协议安全通道的三个特性

SSL加密知名协议

HTTP over SSL

Email over SSL

三、SSL提供服务

四、SSL原理详解

SSL协议结构

SSL工作流程

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SSL(Secure Sockets Layer 安全套接层)，及其继任者传输层安全（Transport Layer Security，TLS）是为网络通信提供安全及数据完整性的一种安全协议。TLS与SSL在传输层与应用层之间对网络连接进行加密。

 

一、SSL简介

SSL和TLS：

SSL (Secure Sockets Layer）安全套接层。是由Netscape公司于1990年开发，用于保障Word Wide Web（WWW）通讯的安全。主要任务是提供私密性，信息完整性和身份认证。1994年改版为SSLv2,1995年改版为SSLv3.

TLS(Transport Layer Security）安全传输层协议，用于在两个通信应用程序之间提供保密性和数据完整性。该标准协议是由IETF于1999年颁布，整体来说TLS非常类似SSLv3，只是对SSLv3做了些增加和修改。

 

二、SSL协议介绍

SSL是一个不依赖于平台和运用程序的协议，位于TCP/IP协议与各种应用层协议之间，为数据通信提高安全支持。

SSL协议提供的安全通道有以下三个特性：

• 机密性：SSL协议使用密钥加密通信数据。
• 可靠性：服务器和客户都会被认证，客户的认证是可选的。
• 完整性：SSL协议会对传送的数据进行完整性检查。

 

SSL加密知名协议：

HTTP over SSL:

简写https，加密网页浏览是设计SSL的初衷，HTTP也是第一个使用SSL保障安全的应用层协议。

​当Netscape在它的Navigator里面运用HTTP over SSL的时候，使用https://来标识HTTP over SSL，因此我常见的https的全称就是HTTP over SSL。后来HTTPS在RFC2818被标准化。HTTPS工作在443端口，而HTTP默认工作在80端口。

 

Email over SSL：

类似于HTTP over SSL，邮件协议例如：

• SMTP，POP3、IMAP也能支持SSL。
• SMTP over TLS的标准文档在RFC2487
• POP3和IMAP over TLS的标准化文档在RFC2595.

 

三、SSL提供服务

(1)认证用户和服务器，确保数据发送到正确的客户机和服务器；

(2)加密数据以防止数据中途被窃取；

(3)维护数据的完整性，确保数据在传输过程中不被改变。

 

四、SSL原理详解

SSL协议结构：

中间蓝色部分就是SSL协议格式

SSL的体系结构中包含两个协议子层，其中高层是SSL握手协议层（SSL HandShake Protocol Layer）；底层是SSL记录协议层（SSL Record Protocol Layer）。

 

SSL协议主要分为两层：

• SSL握手协议层包括SSL握手协议（SSL HandShake Protocol）、SSL密码参数修改协议（SSL Change Cipher Spec Protocol）和SSL告警协议（SSL Alert Protocol）。握手层的这些协议用于SSL管理信息的交换，允许应用协议传送数据之间相互验证，协商加密算法和生成密钥等。
• SSL记录协议层的作用是为高层协议提供基本的安全服务。SSL纪录协议针对HTTP协议进行了特别的设计，使得超文本的传输协议HTTP能够在SSL运行。纪录封装各种高层协议，具体实施压缩解压缩、加密解密、计算和校验MAC等与安全有关的操作。

SSL握手协议的作用是协调客户和服务器的状态，使双方能够达到状态的同步。

 

其中最重要的是握手协议和记录协议：

• SSL握手协议：它建立在SSL记录协议之上，用于在实际的数据传输开始之前，通讯双方进行身份认证、协商加密算法、交换加密密钥等。
• SSL记录协议：它建立在可靠的传输（如TCP）之上，为高层协议提供数据分块、数据封装、压缩、解压缩、加密、解密等基本功能。

 

SSL工作流程

1、服务器认证阶段：

(1)客户端向服务器发送一个开始信息“Hello”以便开始一个新的会话连接；

(2)服务器根据客户的信息确定是否需要生成新的主密钥，如需要则服务器在响应客户的“Hello”信息时将包含生成主密钥所需的信息；

(3)客户根据收到的服务器响应信息，产生一个主密钥，并用服务器的公开密钥加密后传给服务器；

(4)服务器回复该主密钥，并返回给客户一个用主密钥认证的信息，以此让客户认证服务器。

 

2、用户认证阶段：在此之前，服务器已经通过了客户认证，这一阶段主要完成对客户的认证。经认证的服务器发送一个提问给客户，客户则返回（数字）签名后的提问和其公开密钥，从而向服务器提供认证。

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