关于SSL/TLS的那点事儿

参考博文

参考博文：

数字签名及数字证书原理: https://www.bilibili.com/video/BV18N411X7ty/?spm_id_from=trigger_reload

Linux下OpenSSL的安装与使用：https://www.cnblogs.com/rocedu/p/5087623.html

OpenSSl的安装与使用：https://www.cnblogs.com/langkyeSir/p/14055099.html

openssl的使用（这个看起来比上面两个要好用，mosquitto+ssl在虚拟机上跑通了）：https://www.cnblogs.com/yueli/p/7490453.html

openssl的使用：https://blog.csdn.net/bbwangj/article/details/82503675

这里有一篇博客讲解了SSL内容（挺有参考价值）：https://www.cnblogs.com/tugenhua0707/p/10927722.html

非对称加密：使用密钥对数据信息进行加密

数字签名\数字证书：下面有讲解

CA证书文件说明：https://blog.csdn.net/u014029448/article/details/100567276

CA认证以及Openssl使用的详细说明：https://www.barretlee.com/blog/2016/04/24/detail-about-ca-and-certs/

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SSL与TLS原理详解、Mosquitto+SSL/TLS详细配置：https://www.espressif.com/zh-hans/media/blog/ssl-%E4%B8%8E-tls-%E5%8E%9F%E7%90%86%E8%AF%A6%E8%A7%A3

RSA算法的百科：https://baike.baidu.com/item/RSA%E7%AE%97%E6%B3%95/263310?fromtitle=RSA&fromid=210678&fr=aladdin

SSL与RSA：https://blog.csdn.net/liduanwh/article/details/81141881
精华博文：https://blog.csdn.net/outofmemo/article/details/54629059?utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-baidujs_title-0&spm=1001.2101.3001.4242
参考博文：https://blog.csdn.net/outofmemo/article/details/54629059?utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-baidujs_title-0&spm=1001.2101.3001.4242
MQTT 协议3.1.1 中文版：http://blog.mcxiaoke.com/mqtt/protocol/MQTT-3.1.1-CN.pdf

SSL/TLS基本实现过程

SSL/TLS协议的基本思路是采用公钥加密法，也就是说，客户端先向服务器端索要公钥，然后用公钥加密信息，服务器收到密文后，用自己的私钥解密。

这里存在两个问题

参考博文：

如何确保公钥不被篡改？

解决方式是将公钥放在数字证书中，数字证书可信则公钥可信
在这里插入图片描述

公钥加密计算量太大，如何减少耗用的时间？

解决方法：每一次对话（session），客户端和服务器端都生成一个"对话密钥"（session key），用它来加密信息。由于"对话密钥"是对称加密，所以运算速度非常快，而服务器公钥只用于加密"对话密钥"本身，这样就减少了加密运算的消耗时间。

因此SSL/TLS的基本过程是如下这种方式：

（1）客户端向服务器端索要并验证公钥。

（2）双方协商生成"对话密钥"。

（3）双方采用"对话密钥"进行加密通信。

其中前两步即SSL握手

下面看一下握手的详细过程

SSL/TLS握手详解

单项认证

客户端发出请求（Client Hello）

首先，客户端（通常是浏览器）先向服务器发出加密通信的请求，这被叫做ClientHello请求。

在这一步，客户端主要向服务器提供以下信息。

（1）支持的协议版本，比如TLS 1.0版。

（2）一个客户端生成的随机数，稍后用于生成"对话密钥"。

（3）支持的加密方法，比如RSA公钥加密。

（4）支持的压缩方法。

服务器回应（Sever Hello）

服务器收到客户端请求后，向客户端发出回应，这叫做SeverHello。服务器的回应包含以下内容。

（1）确认使用的加密通信协议版本，比如TLS 1.0版本。如果浏览器与服务器支持的版本不一致，服务器关闭加密通信。

（2）一个服务器生成的随机数，稍后用于生成"对话密钥"。

（3）确认使用的加密方法，比如RSA公钥加密。

（4）服务器证书。

客户端回应

客户端收到服务器回应以后，首先验证服务器证书。如果证书不是可信机构颁布、或者证书中的域名与实际域名不一致、或者证书已经过期，就会向访问者显示一个警告，由其选择是否还要继续通信。

如果证书没有问题，客户端就会从证书中取出服务器的公钥。然后，向服务器发送下面三项信息。

（1）一个随机数。该随机数用服务器公钥加密，防止被窃听。

（2）编码改变通知，表示随后的信息都将用双方商定的加密方法和密钥发送。

（3）客户端握手结束通知，表示客户端的握手阶段已经结束。这一项同时也是前面发送的所有内容的hash值，用来供服务器校验。

上面第一项的随机数，是整个握手阶段出现的第三个随机数，又称"pre-master key"。有了它以后，客户端和服务器就同时有了三个随机数，接着双方就用事先商定的加密方法，各自生成本次会话所用的同一把"会话密钥"。

至于为什么一定要用三个随机数，来生成"会话密钥"，dog250解释得很好：

"不管是客户端还是服务器，都需要随机数，这样生成的密钥才不会每次都一样。由于SSL协议中证书是静态的，因此十分有必要引入一种随机因素来保证协商出来的密钥的随机性。

对于RSA密钥交换算法来说，pre-master-key本身就是一个随机数，再加上hello消息中的随机，三个随机数通过一个密钥导出器最终导出一个对称密钥。

pre master的存在在于SSL协议不信任每个主机都能产生完全随机的随机数，如果随机数不随机，那么pre master secret就有可能被猜出来，那么仅适用pre master secret作为密钥就不合适了，因此必须引入新的随机因素，那么客户端和服务器加上pre master secret三个随机数一同生成的密钥就不容易被猜出了，一个伪随机可能完全不随机，可是是三个伪随机就十分接近随机了，每增加一个自由度，随机性增加的可不是一。"

此外，如果前一步，服务器要求客户端证书，客户端会在这一步发送证书及相关信息。这里用作双向验证。

服务端回应

服务器收到客户端的第三个随机数pre-master key之后，计算生成本次会话所用的"会话密钥"。然后，向客户端最后发送下面信息。

（1）编码改变通知，表示随后的信息都将用双方商定的加密方法和密钥发送。

（2）服务器握手结束通知，表示服务器的握手阶段已经结束。这一项同时也是前面发送的所有内容的hash值，用来供客户端校验。

至此，整个握手阶段全部结束。接下来，客户端与服务器进入加密通信，就完全是使用普通的HTTP协议，只不过用"会话密钥"加密内容。