TLS协议(一)-初识

博主： xuxulaka
发布时间：2024 年 08 月 10 日
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2259字数
分类：运维安全

### **一、TLS是什么？为什么需要它？**

想象一下，你每天用手机或电脑做的事：登录银行账户、发送私密消息、网购付款……这些操作都会在互联网上传输数据。如果没有保护，这些数据就像“明信片”一样，任何人（比如黑客、网络运营商）都能偷看甚至篡改。
**TLS（Transport Layer Security，传输层安全协议）** 就是用来把“明信片”变成“密码箱”的技术。它的核心功能：

1. **加密**：把数据变成乱码，只有你和对方能解开。
2. **身份验证**：确保你连接的是真正的网站，而不是假网站。
3. **完整性**：防止数据在传输中被篡改。

当你访问网站时，地址栏的"🔒"标志就表示启用了TLS（以前称为SSL）。没有它，你的密码、信用卡号等敏感信息就会以明文形式在网络中裸奔。

### **二、TLS的发展简史**

* **SSL时代**：TLS的前身是SSL（Secure Sockets Layer），由网景公司1994年推出（SSL 2.0/3.0）。
* **TLS 1.0-1.2**：1999年TLS 1.0取代SSL，但存在漏洞（如POODLE攻击）。
* **TLS 1.3（2018年）**：现代互联网的“黄金标准”，速度快、安全性高，删除了过时的加密算法。

### **三、TLS的三大核心技术组件**

#### 1. 非对称加密（公钥加密）

* 使用一对密钥：公钥加密，私钥解密
* 类比：公钥是任何人都能使用的挂锁，私钥是只有接收者有的钥匙
* 常见算法：RSA、ECC（椭圆曲线加密）

#### 2. 对称加密

* 双方使用同一个密钥加解密
* 效率比非对称加密高1000倍以上
* 常见算法：AES、ChaCha20

#### 3. 数字证书

* 由CA（证书颁发机构）颁发的电子身份证
* 包含网站域名、公钥、颁发机构等信息
* 证书链验证原理参考：[RFC 5280](https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc5280)

### **四、TLS 的核心工作原理**

**一句话总结**：TLS通过“握手协议”协商出一个只有双方知道的密钥，后续用这个密钥加密所有数据。整个过程分为两大阶段，以TLS1.3举例：

#### **阶段1：握手（Handshake）——建立安全连接**

1. **ClientHello**（客户端打招呼）

* 客户端（比如浏览器）告诉服务器：
     * 支持的TLS版本（如TLS 1.3）。
     * 支持的加密套件（例如 `TLS_AES_128_GCM_SHA256`）。
     * 支持的密钥交换算法（如椭圆曲线 `x25519`）。
     * 生成临时公钥（Key Share扩展），用于后续密钥交换。
2. **ServerHello**（服务器回应）

* 服务器从客户端支持的选项中，选择一个加密套件和密钥交换算法。
   * 发送自己的证书（证明身份）和临时公钥（Key Share扩展）。
   * 如果支持“0-RTT”（零往返时间），可提前发送加密数据（如网页内容）。
3. **密钥计算**

* 双方用对方的公钥和自己的私钥，通过数学算法（如ECDHE）生成相同的“主密钥”。
   * 这个密钥将用于后续对称加密（如AES-GCM）。
4. **Finished**（握手完成）

* 双方交换加密后的验证消息，确认握手成功且未被篡改。

#### **阶段2：数据传输——加密通信**

* 使用握手阶段协商的密钥，用对称加密算法（如AES）加密所有数据。
* 对称加密速度极快，适合大数据量传输。

### **五、一些技术要点**

下面知识点后续单独分享
</div>

#### **1. 加密套件（Cipher Suites）**

TLS 1.3的加密套件只有5种，格式为：**TLS_{对称加密算法}_{哈希算法}**
例如： `TLS_AES_128_GCM_SHA256`

* **对称加密算法**：AES-128-GCM
* **哈希算法**：SHA256（用于密钥派生）

**为什么用对称加密？**
非对称加密（如RSA）计算慢，只用于握手阶段；对称加密（如AES）速度快，适合加密数据。

#### **2. 密钥交换算法**

TLS 1.3彻底移除了不安全的RSA密钥交换，只支持前向安全的算法：

* **ECDHE（椭圆曲线迪菲-赫尔曼）**：基于椭圆曲线数学，即使密钥泄露，历史通信也无法被解密。
* 常见椭圆曲线：`x25519`（最快且安全），`secp256r1`（兼容性好）。

#### **3. 数字证书与CA**

* **证书**：相当于网站的“身份证”，包含公钥、域名、签发机构（CA）等信息。
* **CA（证书颁发机构）**：受信任的第三方（如Let's Encrypt、DigiCert），负责验证网站身份并签发证书。
* **证书链**：浏览器会逐级验证证书，直到信任的根CA。

最后修改：2024 年 08 月 10 日

本文作者： xuxulaka 文章标题：TLS协议(一)-初识
本文地址：https://www.xuxulaka.com/archives/35/
版权说明：若无注明，本文皆嘘嘘啦咔·一点就通原创，转载请保留文章出处。

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AI评论由 Google AI 生成

TLS协议真是保护网络安全的神器！它就像一个隐形的保镖，守卫着我们的数据免遭窥探和篡改。握手阶段的加密算法和密钥交换技术，让人惊叹信息安全技术的精妙。能够了解TLS背后的技术原理，让我对网络世界的安全感倍增。感谢博主的分享，让我涨了不少知识！

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xuxulaka • 2024 年 08 月 10 日

### **一、TLS是什么？为什么需要它？**

当你访问网站时，地址栏的"🔒"标志就表示启用了TLS（以前称为SSL）。没有它，你的密码、信用卡号等敏感信息就会以明文形式在网络中裸奔。

### **二、TLS的发展简史**

### **三、TLS的三大核心技术组件**

#### 1. 非对称加密（公钥加密）

* 使用一对密钥：公钥加密，私钥解密
* 类比：公钥是任何人都能使用的挂锁，私钥是只有接收者有的钥匙
* 常见算法：RSA、ECC（椭圆曲线加密）

#### 2. 对称加密

* 双方使用同一个密钥加解密
* 效率比非对称加密高1000倍以上
* 常见算法：AES、ChaCha20

#### 3. 数字证书

* 由CA（证书颁发机构）颁发的电子身份证
* 包含网站域名、公钥、颁发机构等信息
* 证书链验证原理参考：[RFC 5280](https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc5280)

### **四、TLS 的核心工作原理**

**一句话总结**：TLS通过“握手协议”协商出一个只有双方知道的密钥，后续用这个密钥加密所有数据。整个过程分为两大阶段，以TLS1.3举例：

#### **阶段1：握手（Handshake）——建立安全连接**

1. **ClientHello**（客户端打招呼）

* 双方交换加密后的验证消息，确认握手成功且未被篡改。

#### **阶段2：数据传输——加密通信**

* 使用握手阶段协商的密钥，用对称加密算法（如AES）加密所有数据。
* 对称加密速度极快，适合大数据量传输。

### **五、一些技术要点**

下面知识点后续单独分享
</div>

#### **1. 加密套件（Cipher Suites）**

TLS 1.3的加密套件只有5种，格式为：**TLS_{对称加密算法}_{哈希算法}**
例如： `TLS_AES_128_GCM_SHA256`

* **对称加密算法**：AES-128-GCM
* **哈希算法**：SHA256（用于密钥派生）

**为什么用对称加密？**
非对称加密（如RSA）计算慢，只用于握手阶段；对称加密（如AES）速度快，适合加密数据。

#### **2. 密钥交换算法**

TLS 1.3彻底移除了不安全的RSA密钥交换，只支持前向安全的算法：

#### **3. 数字证书与CA**

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