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[huanzhiyazi]

1 SSL 用到的加密原理

首先关于一些加密的通用概念，在 算法导论/RSA加密原理 中已有详细总结。

SSL采用了非对称加密与对称加密相混合的方式来通信，用非对称加密完成握手，用对称加密进行握手后的会话。概括来说：

• 用非对称加密验证通信双方或服务方的证书；
• 用非对称加密交换通信双方的随机数用于生成共享密钥；
• 用生成的共享密钥以对称加密的方式进行握手后的会话。

2 SSL 握手过程

SSL 握手的关键流程如下，通信过程中携带的诸如 SSL 版本信息等非关键信息已经用其它代替：

要点如下：

• 假设 Alice 为客户端，Bob 为服务器。

• 事先，Bob 向 CA 申请了一个服务器证书，而 Bob 向 Alice 颁发了一个客户端证书。

• 图中的黄色部分是与客户端证书相关的流程，可以省略。只有当 Bob 有特殊要求时，比如 Bob 为银行机构，或者 Alice 作为 Bob 的内部员工时，可能会有这样的要求。

• 握手一共分为 4 步：

  1. Alice 生成第一个随机数 Rand1，并携带 Rand1 和支持的加密算法列表向 Bob 发送 Hello。
  2. Bob 检查加密算法列表，选择一个自己支持的加密算法，然后生成第二个随机数 Rand2，携带这两项信息和服务器证书向 Alice 发送 Hello。如果需要 Alice 的客户端证书，则也需要在 Hello 中指明。
  3. Alice 验证 Bob 的服务器证书，并从证书中取出 Bob 的公钥 pBob，然后生成第三个随机数 Rand3，根据 Bob 指定的加密算法和三元组 [Rand1,Rand2,Rand3] 生成对称加密密钥 s。然后用公钥变换 P(Rand3,pBob) 加密 Rand3。Alice 携带 P(Rand3,pBob) 向 Bob 发送加密后的第三个随机数，表明 Alice 接下来将用对称加密方式加密会话信息。如果 Bob 需要客户端证书，则也必须携带。
  4. Bob 用私钥变换 S(P(Rand3,pBob),sBob) 解密第三个随机数 Rand3，根据商定的加密算法和三元组 [Rand1,Rand2,Rand3] 生成对称加密密钥 s。如果需要验证客户端证书，则验证之。最后，Bob 向 Alice 回送一个通知，表明接下来 Bob 将用对称加密方式加密会话信息。

• 握手完成后，Alice 和 Bob 接下来的所有会话信息都将通过各自计算出的共享密钥 s 进行加密。

3 用混合加密的原因

• 不用纯对称加密的原因：如果全程对称加密，需要双方事先都记住密钥，复杂度高；若明文先商定密钥，则密钥容易被窃取。
• 不用纯非对称加密的原因：非对称加密的计算时间复杂度高，性能不可保证。
• 混合加密的基本原理是：用非对称加密交换对称加密中计算密钥的随机数参数，这样既保证在会话中密钥不会被窃取，因为是各自计算出来的，又保证了在之后的会话中的性能要求。另外，用公钥加密之后的随机数，即便窃听者窃取了公钥，因为不知道私钥，所以无法破解第三个随机数，即无法破解随后的对称加密密钥。

HTTP权威指南 / 第14章 安全HTTP