Android中HTTPS之一（二）SSL/TLS协议运行原理

一.背景

在HTTPS系列第一篇中解释了Https，Http,Tcp的相关的知识，主要是Tcp的；本文是Https的实现的核心，SSL/TLS的相关原理（也就是ssl握手过程）。理解了这里就能更透彻的理解HTTPS为什么相较Http是安全的。

个人对于ssl握手解决的问题实质的理解

1.1.非对称加密用来验证服务端的合法性，并“加密”对称加密秘钥（实际只加密了一个随机数Random3）

1.2.对称加密用来加密数据

1.3.SSL握手是为了安全地协商出一份对称加密的秘钥

二.概括

2.1SSL握手和TCP握手的先后顺序

SSL层在TCP层之上，SSL握手是在TCP握手完成之后，除了这点之外，两者应该是相对独立的过程。在服务端，这两个过程有可能不在同一台主机上，比如服务端用LVS+Nginx实现负载均衡，LVS是四层负载均衡，只解析到TCP层，并不会解析SSL层，而Nginx实现的是七层负载均衡，可以解析到应用层。因此，LVS与客户端只建立TCP连接，而SSL握手是在Nginx上实现的。

2.2SSL握手过程

这里只解释单方认证，即客户端辨别服务端的身份真假。且以RSA为例子。

下面是示意图（不像前面tcp的那样细致，这里是一个流程）

示意图解释如下（C代表客户端，S代表服务端）

第一步：C—>S: SSL协议版本号，客户端支持的加密套件（加密算法种类），客户端生成的随机数Random1

第二步：从客户端发过来的加密算法中选一种；利用非对称加密，生成含有公钥的证书；服务端自己生成一个随机数Random2（至此客户端和服务端都拥有了两个随机数（Random1+ Random2），这两个随机数会在后续生成对称秘钥时用到）

第三步：确认数字证书有效；生成随机数Random3并用公钥加密；

第四步：服务端用自己的私钥解密获得Random3；

第五步：客户端，服务端根据约定的对称加密算法，使用三个随机数组合起来生成“对称加密的秘钥”，后面传输的数据都用这个秘钥来加密。

上面是为了帮助快速记忆和理解具体的一些过程没展开，例如第三步中的验证证书有效性等。下面是百度百科的过程解释，比较全面可以参看。

①客户端的浏览器向服务器传送客户端SSL 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SSL 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SSL 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。

⑩SSL 的握手部分结束，SSL 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。