什么是TLS握手？TLS握手如何工作
在数据传输过程中，SSL/TLS协议通常用于加密通信，确保数据的机密性和完整性。
什么是TLS握手？
在数据传输过程中，通常通过TLS/SSL连接对数据进行加密，而建立这样的连接需要进行TLS握手（TLS Handshake）。
TLS握手是启动TLS通信会话的关键步骤。在握手过程中，通信双方（客户端和服务器）交换信息，互相验证身份，协商使用的加密算法，并生成一致的会话密钥。TLS握手确保了通信的机密性和完整性，并为后续的数据传输提供加密保护。
SSL（安全套接字层）是为HTTP开发的原始安全协议。此前，SSL被TLS（Transport Layer Security）所取代。SSL握手现在称为TLS握手，尽管“SSL”这个名称仍在广泛使用。
何时进行TLS握手？
当用户访问一个使用HTTPS的网站时，浏览器会先定位网站的源服务器，并随后发起TLS握手。类似地，在所有涉及HTTPS的通信（如API调用、DNS over HTTPS查询）中，TLS握手同样会发生。
在建立TCP连接（完成TCP握手）后，TLS握手随即开始，以确保通信加密和安全性。
TLS握手期间会发生什么？
在TLS握手过程中，客户端与服务器将共同完成以下关键步骤：
协商TLS版本（如TLS 1.0、1.2、1.3等）
选择密码套件，确定加密算法及密钥交换方式
验证服务器身份，通过服务器的公钥和SSL证书颁发机构的数字签名确保其可信度
生成会话密钥，用于在握手完成后进行对称加密通信
TLS握手的具体步骤
TLS握手是由客户端和服务器交换的一系列数据报或消息。不同版本的TLS握手过程有所不同，以下是主要步骤：
主要包括以下几个阶段：
1、客户端问候（Client Hello）
客户端向服务器发起通信请求，并在此过程中提供：
支持的TLS版本
支持的密码套件列表
随机数（Client Random）
2、服务器问候（Server Hello）
服务器响应客户端请求，并进行以下操作：
确保TLS版本兼容
选择一个客户端支持的密码套件
发送服务器证书
生成并发送服务器随机数（Server Random）
发送公钥
3、证书验证
客户端通过证书颁发机构（CA）验证服务器证书的有效性，确保服务器身份的真实性。
4、预主密钥（Pre-Master Secret）
客户端生成一个预主密钥，使用服务器的公钥加密后发送给服务器。由于只有服务器拥有对应的私钥，因此只有服务器可以解密该密钥，从而增强通信安全性。
5、会话密钥生成
服务器解密预主密钥，客户端和服务器根据客户端随机数、服务器随机数和预主密钥计算出相同的会话密钥，用于后续通信加密。
6、完成握手
双方互相发送“握手完成”消息，并验证生成的密钥是否匹配。握手完成后，会话密钥将用于加密和解密客户端与服务器之间传输的数据。
TLS 1.3中的握手有什么不同？
与TLS 1.2及以下版本相比，TLS 1.3在性能和安全性上进行了显著提升。其最大变化是移除了对不安全密码套件和RSA密钥交换算法的支持，并对握手流程进行了简化，从而提高了安全性和性能。
TLS 1.3握手的基本步骤为：
- 客户端问候：
客户端发送客户端问候消息，内含协议版本、客户端随机数和密码套件列表。由于已从TLS 1.3中删除了对不安全密码套件的支持，因此可能的密码套件数量大大减少。客户端问候消息还包括将用于计算预主密钥的参数。大体上来说，客户端假设它知道服务器的首选密钥交换方法（由于简化的密码套件列表，它有可能知道）。这减少了握手的总长度——这是TLS 1.3握手与TLS 1.0、1.1和1.2握手之间的重要区别之一。
- 服务器生成主密钥：
此时，服务器已经接收到客户端随机数以及客户端的参数和密码套件。它已经拥有服务器随机数，因为它可以自己生成。因此，服务器可以创建主密钥。
- 服务器问候和“完成”：
服务器问候包括服务器的证书、数字签名、服务器随机数和选择的密码套件。因为它已经有了主密钥，所以它也发送了一个“完成”消息。
- 最后步骤和客户端“完成”：
客户端验证签名和证书，生成主密钥，并发送“完成”消息。
- 实现安全对称加密
TLS握手是实现安全加密通信的核心步骤。通过双方的身份验证和密钥协商，确保了数据在传输过程中的机密性和完整性。
随着TLS 1.3的引入，握手过程更加简化和高效，同时提供了更强的安全保障，消除了以前版本中的潜在安全漏洞。
图源｜AIGC
编辑｜公钥密码开放社区
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