HTTPS协议详解：TLSSSL握⼿过程1、握⼿与密钥协商过程
基于RSA握⼿和密钥交换的客户端验证服务器为⽰例详解TLS/SSL握⼿过程
再看⼀张⼿绘时序图
(1).client_hello
在发送的 Client Hello 中会带上⾃⼰⽀持的加密算法，供服务端从中挑选。由于⽼旧客户端会⽀持⼀些不安全的加密算法，为了提⾼传输安全，通常会在服务端指定⼀个可⽤算法列表，最终使⽤的加密类型取决于⼆者的交集，并按服务端优先级取第⼀个；如果没有交集，直接终⽌会话。在 Nginx 中这个功能通过将 ssl_prefer_server_ciphers 设置为 on 开启。
客户端发起请求，以明⽂传输请求信息，包含版本信息，加密套件候选列表，压缩算法候选列表，随机数，扩展字段等信息，相关信息如下：
· ⽀持的最⾼Tls协议版本version，从低到⾼依次 SSLv2 SSLv3 TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2，当前基本不再使⽤低于 TLSv1 的版本;· 客户端⽀持的加密套件 cipher suites 列表， 每个加密套件对应前⾯ TLS 原理中的四个功能的组合：认证算法 Au (⾝份验证)、密钥交换算法 KeyExchange(密钥协商)、对称加密算法 Enc (信息加密)和信息摘要 Mac(完整性校验);
· ⽀持的压缩算法 compression methods 列表，⽤于后续的信息压缩传输;
· 随机数 random_C，⽤于后续的密钥的⽣成;
· 扩展字段 extensions，⽀持协议与算法的相关参数以及其它辅助信息等，常见的 SNI 就属于扩展字段，
后续单独讨论该字段作⽤。
SSL报⽂格式可以⼤致分为2部分，Record层 和 Data层，Record层中指定了后续数据的类型，SSL版本(⼀般来说固定)，以及后续数据的长度。
例如上图中显⽰的那样，SSL报⽂头部是TVL格式：
Content Type: Handshake
Version: TLS 1.0
Length: 121
这些表⽰后续的Data层是握⼿报⽂，TLS1.0格式，总长度是121字节。
⽽Data层，⼜有⾃⼰的格式，根据不同的类型，⽐如Client Hello，Certificate，等，有⾃⼰的格式（所以Record中的Content Type字段是必要的），并且不同的版本之间也有不同的格式，例如TLS1.0和SSL 3.0对Client key exchange报⽂有⾃⼰的组织⽅式（所以Record 中的Version字段也是必要的）。长度字段有效的确定了单个SSL报⽂结束的位置，因为SSL报⽂承载与TCP之上，⼀个TCP段中存在多个SSL报⽂是⾮常常见的事情，如果没有字段描述单个SSL报⽂的长度，那么解析报⽂将变得不可能。
（a）Random
随机数，⼀共32字节，其中前4个字节使⽤系统当前时间，后28字节使⽤伪随机函数⽣成的随机数。4个字节以Unix时间格式记录了客户端的协调世界时间（UTC）。协调世界时间是从1970年1⽉1⽇开始到当前时刻所经历的秒数，那么时间是不断的上涨的，通过前4字节填写时间⽅式，有效的避免了周期性的出现⼀样的随机数。使得“随机”更加“随机”。随机数⽤来⼲什么？随机数是⽤来⽣成对称密钥的，我们后续讲到⽣成对称密钥的时候，会再次提到随机数。现在只需要记住“客户端⽣成了⼀个随机数，然后发送到的服务器”。
我们后续讲到⽣成对称密钥的时候，会再次提到随机数。现在只需要记住“客户端⽣成了⼀个随机数，然后发送到的服务器”。
然⽽在具体的实现上，不同客户端⾏为不⼀样，IE会带时间，⽽Firefox就不带时间，因为它本⾝的含义就是随机数，⽽对端也不会校验这个时间（和tcp的时间戳完全不是⼀回事⼉）。
随机数参与了SSL握⼿的 master key的计算、KDF计算、server_key_exchange的签名值的计算。属于混淆的⼀部分。
（b）Session id
标识了后⾯Session id的长度，但是对于⼀般新建的会话，Session id length都是0，如果Session id length有值，对于 SSL 2.0 Session id length0~16字节，其后的版本扩⼤到32字节。本报⽂中Session id length是0，后⾯就没有跟Session id，直接是Cipher suit length。下⾯是Session id不是0的报⽂：
⼀眼就能看出差别了把！Session id在会话复⽤中被⽤到，我们讲到会话复⽤的时候，会提及Session id，本章分析报⽂时，不会再提及Session id。
Session id并不⼀定是32字节，RFC规定可以0~32字节。只是Session id由服务器⽣成，服务器普遍采⽤OpenSSL，⽽OpenSSL基本只⽣成32字节的session id，如果碰到其他字节长度的Session id，切莫认为是异常client hello。
（c）Cipher Suite
Cipher Suits Length：含义同Session id length
Cipher Suits：加密套件，它列出了客户端能够⽀持的加密⽅式、算法等信息。不同的加密套件性能不⼀样，安全性不⼀样，也导致了SSL 交互报⽂的不⼀样。
最常见的如TLS_RSA_WITH_RC4_128_SHA1，它表⽰我们密钥交换使⽤RSA，⾝份认证算法⽤RSA(咦，怎么和之前说的不⼀样，⾝份认证难道不是证书吗？是的，证书是⾝份认证⼀部分，我们还需要⽤RSA去验证证书，后⾯会讲到)，对称加密算法使⽤RC4，摘要算法使⽤SHA1。再举个例⼦，TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_128_CBC_SHA1，它表⽰，密钥交换算法使⽤ECDHE（短暂椭圆曲线），⾝份认证算法使⽤ECDSA，对称加密算法使⽤AES_128_CBC，摘要算法使⽤SHA1。
客户端把⾃⼰所⽀持的加密套件全部发送给服务器，服务器会从中选择⼀个加密套件。这个我们将在后⾯的Server hello中讲到。
每个加密套件⽤2字节表⽰，这⾥⼀共12个加密套件，所以理所当然的，Cipher Suits Length是12 * 2 = 24字节。
（d）Compression Methods
⽬前没见过使⽤压缩算法的实例。这⾥不再拓展。
（e）Extension
拓展字段的存在，是因为SSL协议起草之初有些功能没有考虑到，后续这些功能被加进RFC，⽽为了兼容SSL，把这些功能的描述放到Extension中。Extension很⼤程度上影响了SSL的流程，很多⼈觉得某些SSL连接的报⽂好奇怪、和正常接触的SSL报⽂不⼀样，就是因为Extension起的作⽤。
TLS 1.3 就借助 extension 发送不同curve的pubkey来减少RTT，后续有机会再说。这⾥介绍主流的⼀些拓展。
（a）Renegotiation info：
如果是重新协商（即加密的hello），那么会带上上次协商的12字节的finished，如果是新hello请求，那么⾥⾯字段为0。
切记及时服务器端不⽀持renegotiation，在server hello响应时也需要带上这个拓展（前提是客户端有这个拓展或者有等价的
EMPTY_SCSV，因为我在实现上碰到过如果不带该拓展，导致客户端结束连接的情况）。
（b）Server_name(SNI):
SSL存在验证证书的时候，有这么⼀个判断：⽐较“浏览器输⼊的地址”和“获取的证书的名称”，如果⼀样，那么接着验证，如果不⼀样，那么认为证书是不可信的。
假设有公司的域名存在2个：和，它们对应的ip都是222.12.34.56，假设服务证书的名字是 ”www.123”  ，那么从
”www.567” 访问过来的⽤户⽆法信任服务器证书，总之，总有⼀个域名访问会导致客户端⽆法信任服务器。为了解决这个问题，客户端在client hello中带上server name 拓展（如果使⽤ip地址进⾏访问，那么就不会有server name拓展），它会捎带上域名地址，服务器解析到server name后，就会根据server name中的域名，选择合适的证书。
（c）Elliptic_curves/ec_point_formats:
使⽤椭圆曲线密钥交换算法的时候⽤到，⾥⾯列举了⾃⼰⽀持的椭圆曲线算法，供服务器选择。
（d）application_layer_negotiation(ALPN):
⽤以描述⽀持的上层协议，h2、http/1.1、spdy等。可以把他想象成IP头中的protocol，描述了上层是TCP还是UDP还是ICMP。
⽬前主流浏览器，若要使⽤HTTP2，则必须使⽤这个拓展。
（e）status_request
请求OCSP，服务器可以发送cettificate status到客户端，⾥⾯带上ocsp的信息。
（f）signature_algorithms
表⽰⾃⼰⽀持的签名算法，服务器收到这个拓展，在进⾏例如server key exchange签名等操作时，需要参考客户端这个拓展。
（g）SessionTicket TLS
Session ticket会话复⽤时使⽤，讲到session ticket时再说。
注意，⽼的⼀些客户端没有extensions length字段，⽽新的客户端如果不携带extension，他也会有extensions length，只是为0。所以判断有没有extension 存在的⽅式是compression methods是否在client hello的最后
(2).server_hello+server_certificate+sever_hello_done
·
server_hello, 服务端返回协商的信息结果，包括选择使⽤的协议版本 version，选择的加密套件 cipher suite，选择的压缩算法compression method、随机数 random_S 等，其中随机数⽤于后续的密钥协商;
· server_certificates, 服务器端配置对应的证书链，⽤于⾝份验证与密钥交换;
· server_key_exchange, 如果是DH算法，这⾥发送服务器使⽤的DH参数。RSA算法不需要这⼀步
· certificate_request, Certificate Request 是服务端要求客户端上报证书，这⼀步是可选的，对于安全性要求⾼的场景会⽤到· server_hello_done，通知客户端 server_hello 信息发送结束;
主要包含⼏点重要的信息
1：确定协商使⽤的TLS版本号（TLS1.0 or TLS 1.1 or TLS 1.2）。
2：随机数（⽤来⽣成主密钥和kdf）
3：session id（sessionid会话复⽤需要带上，当然命中session
ticket时也需要带上）
4：使⽤的加密套件（根据客户端提供的算法列表、服务器证书类型、服务器配置决定）
5：拓展。⼀般会带上空的renegotiation info（前提是客户端提供了EMPTY_SCSV加密套件或者有renegotiation
info拓展），以表⽰⾃⼰⽀持secure renegotiation，我碰到过不带次拓展，客户端直接断开的情况。原因未知。
(3).证书校验
客户端验证证书的合法性，如果验证通过才会进⾏后续通信，否则根据错误情况不同做出提⽰和操作，合法性验证包括如下：
· 的可信性 trusted certificate path，⽅法如前⽂所述;
· 证书是否吊销 revocation，有两类⽅式离线 CRL 与在线 OCSP，不同的客户端⾏为会不同;ssl协议全称
· 有效期 expiry date，证书是否在有效时间范围;
· 域名 domain，核查证书域名是否与当前的访问域名匹配，匹配规则后续分析;
(4).client_key_exchange+change_cipher_spec+encrypted_handshake_message
(a) client_key_exchange，合法性验证通过之后，客户端计算产⽣随机数字 Pre-master，并⽤证书公钥加密，发送给服务器;

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