TLS协议详解

TLS协议

一，TLS协议的组成

TLS协议架构模块分为两层：TLS记录协议，TLS握手协议

① TLS记录协议： 是所有子协议的基层，规定了TLS收发数据的基本单位。所有子协议都需要通过记录协议发出，多个记录数据可以在一个TCP中发送。主要负责使用对称密码对消息进行加密。

② TLS握手协议：

• 握手协议：客户端和服务端在握手过程中协商 TLS版本号，随机数，密码套件，交换证书，最终获取会话密钥。
• 密码规格变更协议：发送一个通知，告知对方后续的通信采用加密保护。
• 警告协议：向对方发出警告，类似于http中的状态码。不支持旧版本，证书异常都会发送警报，另一方收到警报后可以进行相应的处理
• 应用数据协议：将TLS承载的应用数据传达给通信对象

二，TLS的握手过程

上图是TLS握手的一个简易流程，每一个框就是一个 TLS Record(记录)，多个Record合并成一个TCP来进行发送，可以看到整个TLS握手只需要2次消息往返即2RTT就能完成 （ TLS 1.2是2RTT，TLS 1.3可以做到 1RTT甚至0RTT ）

接下来我们来结合wireshark抓包来详细介绍每一步的流程：

1，ClientHello

首先客户端先向服务端发起握手请求，在这个请求过程中client会携带以下参数

• TLS 版本： 确定使用1.2还是1.3 但是这个地方固定是1.2。之后我们会在1.2与1.3的兼容性中聊到
• Client提供的随机数： 用于后续生成会话密钥
• Cipher Suites： 可用密码套件列表，供服务端选择
• 会话ID（可忽略）： 可用于之后TLS1.3的优化 —— 会话缓存
• 可用压缩方式

密码套件

客户端和服务端在使用TLS建立连接时需要选择一组恰当的加密算法来实现安全通信，这些算法的组合就被称为 密码套件
如图中的密码套件那一行：TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128-CBC-SHA 他的意思是

• 握手时使用ECDHE算法进行密钥交换
• 用RSA签名和身份认证
• 握手后的通信使用 AES对称算法，密钥长度 128 位
• 分组模式为 CBC
• 摘要算法为 SHA 用于消息认证和产生随机数

2，ServerHello

服务端接收到客户端的握手请求，会回复客户端同时 发送 ServerHello，ServerHello会根据之前的ClientHello的参数来做如下操作：

• **确认 TLS版本 **
• 服务器提供的随机数
• 选择的密码套件

3，Serv