SSL简介与示例事务和数据包交换
简介
本文档介绍安全套接字层(SSL)协议的基本概念，并提供一个事务和数据包捕获示例。
SSL记录概述
SSL中的基本数据单位是记录。每条记录都包含一个五字节的记录报头，后跟数据。
记录格式
- type：uint8 — 列出的值
- 版本:uint16
- 篇幅：uint16
| 类型 | version | 长度 | ||
| T | VH | VL | LH | LL |
记录类型
SSL中有四种记录类型：
- 握手(22, 0x16)
- 更改密码规范(20, 0x14)
- 警报(21, 0x15)
- 应用程序数据(23, 0x17)
记录版本
记录版本是16位值，按网络顺序格式化。
记录长度
记录长度为16字节值，按网络顺序格式化。
理论上，这意味着单个记录的长度最多可达65,535(2^16 -1)字节。TLSv1 RFC2246规定最大长度为16,383(2^14 -1)字节。Microsoft产品（Microsoft Internet Explorer和Internet信息服务）已知超出这些限制。
记录类型
本节介绍四种SSL记录类型。
握手记录
握手记录包含用于握手的一组消息。以下是消息及其值：
- Hello请求(0, 0x00)
- 客户端Hello(1, 0x01)
- 服务器Hello(2, 0x02)
- 证书(11, 0x0B)
- 服务器密钥交换(12, 0x0C)
- 证书请求(13, 0x0D)
- 服务器Hello完成(14, 0x0E)
- 证书验证(15, 0x0F)
- 客户端密钥交换(16, 0x10)
- 完成(20, 0x14)
在简单情况下，握手记录不加密。但是，包含完成消息的握手记录始终会加密，因为它始终发生在更改密码规范(CCS)记录之后。
CCS记录
使用CCS记录来指示密码的变化。在CCS记录后，所有数据都使用新密码加密。CCS记录可能被加密，也可能不被加密；在与一次握手的简单连接中，CCS记录不会加密。
警报记录
警报记录用于向对等体指示已发生情况。某些警报是警告，而其他警报是致命的，导致连接失败。警报可能已加密，也可能未加密，可能在握手期间或数据传输期间发生。警报分为两种类型：
- 关闭警报：客户端和服务器之间的连接必须正确关闭，以避免任何类型的截断攻击。将发送一封close_notify消息，该消息指示发送方不再在该连接上发送邮件。
- 错误警报：当检测到错误时，检测方向另一方发送消息。在发送或接收致命警报消息时，双方立即关闭连接。错误警报的一些示例包括：
- 意外消息（致命）
- decomplation_failure
- 握手失败
应用数据记录
这些记录包含实际应用数据。这些消息由记录层承载，并根据当前连接状态进行分片、压缩和加密。
交易示例
本节介绍客户端和服务器之间的示例事务。
Hello交换
当SSL客户端和服务器开始通信时，它们会就协议版本达成一致，选择加密算法，或者相互验证，并使用公钥加密技术来生成共享密钥。这些进程在握手协议中执行。总之，客户端向服务器发送客户端Hello消息，服务器必须响应服务器Hello消息，否则会发生致命错误，并且连接失败。客户端Hello和服务器Hello用于在客户端和服务器之间建立安全增强功能。
客户端问候消息
客户端Hello将以下属性发送到服务器：
- 协议版本:客户端在此会话期间希望通信的SSL协议版本。
- 会话 ID:客户端希望用于此连接的会话的ID。在交换的第一个客户端Hello中，会话ID为空（请参阅注释后的数据包捕获屏幕截图）。
- 密码套件：这会在客户端Hello消息中从客户端传递到服务器。它包含按客户端偏好顺序（首选）由客户端支持的加密算法组合。 每个密码套件定义密钥交换算法和密码规范。服务器选择密码套件，或者，如果未提供可接受的选择，则返回握手失败警报并关闭连接。
- 压缩方法:包括客户端支持的压缩算法列表。如果服务器不支持客户端发送的任何方法，连接将失败。压缩方法也可以为null。
服务器问候消息
服务器将以下属性发回客户端：
- 协议版本:客户端支持的SSL协议的选定版本。
- 会话 ID:这是与此连接对应的会话的标识。如果客户端在客户端Hello中发送的会话ID不为空，则服务器在会话缓存中查找匹配项。如果找到匹配项，并且服务器愿意使用指定的会话状态建立新连接，则服务器会以客户端提供的相同值作出响应。这表示会话已恢复，并指示各方必须直接继续处理已完成的消息。否则，此字段包含标识新会话的不同值。服务器可能会返回空session_id ，以指示会话不会缓存，因此无法恢复。
- 密码套件：由服务器从客户端发送的列表中选择。
- 压缩方法:由服务器从客户端发送的列表中选择。
- 证书请求:服务器向客户端发送其上配置的所有证书的列表，并允许客户端选择要用于身份验证的证书。
对于SSL会话恢复请求：
- 服务器也可以向客户端发送Hello请求。这只是为了提醒客户端，它应在方便时使用客户端Hello请求开始重新协商。如果握手过程已在进行中，客户端会忽略来自服务器的Hello请求。
- 握手消息比传输应用数据更优先。重新协商必须在不超过最大长度应用数据消息传输时间的1到2倍内开始。
服务器Hello完成
服务器发送Hello Done消息，以指示服务器hello消息和关联消息的结束。发送此消息后，服务器会等待客户端响应。在收到Server Hello Done消息后，客户端会验证服务器是否提供了有效的证书（如果需要），并检查服务器Hello参数是否可接受。
服务器证书、服务器密钥交换和证书请求（可选）
- 服务器证书：如果服务器必须经过身份验证（通常情况下），则服务器会在服务器Hello消息后立即发送其证书。证书类型必须适用于所选密码套件密钥交换算法，且通常为X.509.v3证书。
- 服务器密钥交换：如果服务器没有证书，则服务器会发送服务器密钥交换消息。如果服务器证书中包含Diffie-Hellman(DH)参数，则不使用此消息。
- 证书请求：服务器可以根据所选密码套件的需要从客户端请求证书。
客户端交换
客户端证书（可选）
这是客户端在收到服务器Hello Done消息后发送的第一条消息。此消息仅在服务器请求证书时发送。如果没有合适的证书可用，则客户端会发送no_certificate警报。此警报仅是警告；但是，如果需要客户端身份验证，服务器可能会发出致命握手失败警报。客户端DH证书必须与服务器指定的DH参数匹配。
客户端密钥交换
此消息的内容取决于在客户端Hello消息和服务器Hello消息之间选择的公钥算法。客户端使用由Rivest-Shamir-Addleman(RSA)算法加密的预主密钥或DH进行密钥协议和身份验证。当RSA用于服务器身份验证和密钥交换时，客户端将生成一个48字节的pre_master_secret，在服务器公钥下加密，然后发送到服务器。服务器使用私钥来解密pre_master_secret。然后，双方将pre_master_secret转换为master_secret。
证书验证（可选）
如果客户端发送具有签名功能的证书，则会发送数字签名的证书验证消息以明确验证证书。
密码更改
更改密码规范消息
更改密码规范消息由客户端发送，客户端将待处理的密码规范（新密码规范）复制到当前密码规范（以前使用的密码规范）中。 变更密码规范协议是为了在加密策略中发出转换信号而存在的。该协议由单条消息组成，在当前（非待处理的）密码规范下加密和压缩。该消息由客户端和服务器发送，以通知接收方，后续记录受最近协商的密码规范和密钥保护。接收此消息导致接收方将读取挂起状态复制到读取当前状态。客户端在握手密钥交换和证书验证消息（如果有）后发送更改密码规范消息，服务器在成功处理从客户端收到的密钥交换消息后发送一条消息。恢复上一会话后，Change Cipher Spec消息在Hello消息后发送。在捕获中，客户端交换、更改密码和完成消息作为来自客户端的单条消息发送。
已完成邮件
始终在更改密码规范消息后立即发送完成消息，以验证密钥交换和身份验证过程是否成功。“完成”消息是第一个使用最近协商的算法、密钥和机密的受保护数据包。无需确认“完成”消息；当各方发送完成消息后，可以立即开始发送加密数据。已完成邮件的收件人必须验证内容是否正确。
相关信息
- RFC 6101 — 安全套接字层协议版本3.0
- Wireshark SSL Wiki — 使用Wireshark解密SSL数据包
- 技术支持和文档 - Cisco Systems
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