SSL 即安全套接字层,它在 OSI 七层网络模型中处于第五层,SSL 在 1999 年被 IETF(互联网工程组)更名为 TLS ,即传输安全层,直到现在,TLS 一共出现过三个版本,1.1、1.2 和 1.3 ,目前最广泛使用的是 1.2,所以接下来的探讨都是基于 TLS 1.2 的版本上的。
TLS 用于两个通信应用程序之间提供保密性和数据完整性。TLS 由记录协议、握手协议、警告协议、变更密码规范协议、扩展协议等几个子协议组成,综合使用了对称加密、非对称加密、身份认证等许多密码学前沿技术
TLS 在根本上使用对称加密和 非对称加密 两种形式。
对称加密
顾名思义就是指加密和解密时使用的密钥都是同样的密钥。只要保证了密钥的安全性,那么整个通信过程也就是具有了机密性。
TLS 里面有比较多的加密算法可供使用,比如 DES、3DES、AES、ChaCha20、TDEA、Blowfish、RC2、RC4、RC5、IDEA、SKIPJACK 等。目前最常用的是 AES-128, AES-192、AES-256 和 ChaCha20。
非对称加密
非对称加密(Asymmetrical Encryption) 也被称为公钥加密,相对于对称加密来说,非对称加密是一种新的改良加密方式。密钥通过网络传输交换,它能够确保及时密钥被拦截,也不会暴露数据信息。非对称加密中有两个密钥,一个是公钥,一个是私钥,公钥进行加密,私钥进行解密。公开密钥可供任何人使用,私钥只有你自己能够知道。
非对称加密算法的设计要比对称算法难得多(我们不会探讨具体的加密方式),常见的比如 DH、DSA、RSA、ECC 等。
其中 RSA 加密算法是最重要的、最出名的一个了。例如 DHE_RSA_CAMELLIA128_GCM_SHA256。它的安全性基于 整数分解,使用两个超大素数的乘积作为生成密钥的材料,想要从公钥推算出私钥是非常困难的。
ECC(Elliptic Curve Cryptography)也是非对称加密算法的一种,它基于椭圆曲线离散对数的数学难题,使用特定的曲线方程和基点生成公钥和私钥, ECDHE 用于密钥交换,ECDSA 用于数字签名。
TLS 是使用对称加密和非对称加密 的混合加密方式来实现机密性。
RSA 的运算速度非常慢,而 AES 的加密速度比较快,而 TLS 正是使用了这种混合加密方式。在通信刚开始的时候使用非对称算法,比如 RSA、ECDHE ,首先解决密钥交换的问题。然后用随机数产生对称算法使用的会话密钥(session key),再用公钥加密。对方拿到密文后用私钥解密,取出会话密钥。这样,双方就实现了对称密钥的安全交换。
摘要算法(Digest Algorithm)
现在我们使用混合加密的方式实现了机密性,是不是就能够安全的传输数据了呢?还不够,在机密性的基础上还要加上完整性、身份认证的特性,才能实现真正的安全。而实现完整性的主要手段是 摘要算法(Digest Algorithm)