计算机网络 各版本TLS握手的详细过程

一、SSL 2.0 (1995年，已废弃)

流程：

1. ClientHello
   • 客户端发送支持的加密套件列表（弱算法如RC4、MD5）。
2. ServerHello
   • 服务器选择加密套件并发送证书（无服务器密钥交换）。
3. 密钥交换
   • 客户端用服务器公钥加密预主密钥（PreMasterSecret）发送。
4. 完成
   • 双方生成主密钥，未验证握手完整性。

缺陷：

• 无扩展支持，易受中间人攻击（MITM）。
• 2011年正式禁用。

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二、SSL 3.0 (1996年，已废弃)

改进：

• 引入 Finished消息（验证握手完整性）。
• 支持更多加密算法（如SHA-1）。

握手流程：

缺陷：

• POODLE攻击（2014年）导致全面弃用。

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三、TLS 1.0 (1999年)

关键改进：

• 版本号显式声明（TLS 1.0）。
• 使用HMAC替代MAC，增强完整性。
• 支持动态密钥交换（DHE、ECDHE）。

完整握手流程：

1. ClientHello
   • 客户端随机数、会话ID、加密套件列表。
2. ServerHello
   • 服务器随机数、选定套件、会话ID。
3. Certificate
   • 服务器发送证书链。
4. ServerKeyExchange（可选）
   • 发送DH/ECDH参数（非RSA时）。
5. CertificateRequest（可选）
   • 请求客户端证书（双向认证）。
6. ServerHelloDone
7. ClientKeyExchange
   • 客户端发送PreMasterSecret（RSA加密）或DH公钥。
8. CertificateVerify（可选）
   • 客户端证书签名验证。
9. ChangeCipherSpec
   • 通知切换加密模式。
10. Finished
    • 加密的HMAC校验值，验证握手完整性。
11. 服务器响应 ChangeCipherSpec + Finished。

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四、TLS 1.1 (2006年)

安全增强：

• 引入显式初始化向量（IV）防御CBC攻击。
• 改进对填充错误的处理。

流程变化：

与TLS 1.0基本相同，仅增强安全机制。

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五、TLS 1.2 (2008年)

核心改进：

1. 密码灵活性
   • 支持AEAD模式（如AES-GCM）。
   • 可配置PRF（伪随机函数），默认SHA-256。
2. 扩展支持
   • 支持SNI（Server Name Indication）、ALPN等扩展。

握手流程变化：

• Finished消息使用改进的PRF计算。
• 支持椭圆曲线加密（ECDSA/ECDHE）。

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六、TLS 1.3 (2018年)

革命性简化：

• 握手仅需1-RTT（0-RTT可选）。
• 移除不安全特性（RSA密钥交换、压缩、SHA-1等）。

标准握手（1-RTT）：

步骤详解：

1. ClientHello
   • 密钥共享：发送DH公钥（如x25519）。
   • 支持的密码套件（仅AEAD）。
2. ServerHello
   • 选择参数并返回DH公钥。
   • 双方通过ECDHE计算共享密钥。
3. 服务器认证
   • Certificate+ CertificateVerify（签名证明私钥所有权）。
4. Finished
   • 双方发送加密的Finished消息确认密钥。

0-RTT模式（有限场景）：

• 客户端在ClientHello中附带加密的早期数据（如session token）。
• 风险：重放攻击（需业务层防御）。

被移除的特性：

• 静态RSA密钥交换
• 压缩
• 显式ChangeCipherSpec消息

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各版本核心对比

特性	TLS 1.0/1.1	TLS 1.2	TLS 1.3
握手延迟	2-RTT	2-RTT	1-RTT (0-RTT可选)
前向保密	可选（DHE）	可选（DHE）	强制（仅ECDHE）
密钥交换	RSA/DH	RSA/DH/ECDH	仅ECDH
加密模式	CBC常见	CBC/AEAD	仅AEAD (AES-GCM等)
签名算法	RSA/DSA	RSA/ECDSA	EdDSA/ECDSA
安全增强	基础防护	SHA-256支持	移除所有已知漏洞机制

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实践建议

1. 禁用旧版本
   • 禁用TLS 1.0/1.1（PCI DSS等合规要求）。
2. 优先TLS 1.3
   • 性能与安全性最佳平衡。
3. 谨慎使用0-RTT
   • 仅限幂等操作（如GET请求）。
4. 证书管理
   • 使用ECDSA证书减少开销（TLS 1.3优化）。

可通过Wireshark抓包或openssl s_client -connect命令验证握手过程。例如：

openssl s_client -connect example.com:443 -tls1_3