面试题：网络编程中HTTPS在在线支付安全验证流程里，TLS握手阶段客户端和服务器分别做了什么

Question

请详细描述在HTTPS用于在线支付的安全验证流程中，TLS握手阶段客户端与服务器交互的主要步骤及各自所执行的操作。

Answer 1

1. 客户端发起握手：
   • 操作：客户端向服务器发送ClientHello消息，该消息包含客户端支持的TLS版本、加密套件列表（如AES - GCM - SHA256等）、随机数（Client Random）、压缩方法等信息。此步骤是握手的起始，客户端告知服务器自己的能力和初始随机值。
2. 服务器回应：
   • 操作：服务器收到ClientHello后，回复ServerHello消息。消息中包含服务器选择的TLS版本、选定的加密套件、服务器产生的随机数（Server Random）。接着服务器发送Certificate消息，将自己的数字证书（包含公钥等信息）发送给客户端，用于身份验证。如果服务器需要客户端进行身份验证，还会发送CertificateRequest消息。最后发送ServerHelloDone消息，表明服务器的Hello阶段结束。
3. 客户端验证与密钥交换：
   • 操作：客户端验证服务器的数字证书，检查证书的有效性（如是否过期、证书链是否完整等）。验证通过后，客户端生成一个预主密钥（Pre - Master Secret），用服务器证书中的公钥加密，通过ClientKeyExchange消息发送给服务器。同时客户端根据Client Random、Server Random和Pre - Master Secret计算出会话密钥（Master Secret），再通过此Master Secret生成用于后续通信的对称加密密钥（如用于加密数据的会话密钥、用于消息认证的MAC密钥等）。然后客户端发送ChangeCipherSpec消息，通知服务器后续通信将使用协商好的加密套件和密钥进行加密。最后发送Finished消息，该消息是对之前所有握手消息的摘要，使用新生成的密钥加密，用于让服务器验证客户端计算的密钥是否正确。
4. 服务器完成握手：
   • 操作：服务器使用自己的私钥解密ClientKeyExchange消息，获取Pre - Master Secret，同样根据Client Random、Server Random和Pre - Master Secret计算出会话密钥（Master Secret），进而生成对称加密密钥。服务器发送ChangeCipherSpec消息，表明后续将使用新的加密套件和密钥。最后发送Finished消息，也是对之前所有握手消息的摘要，用新密钥加密，让客户端验证服务器计算的密钥是否正确。至此，TLS握手完成，双方可以使用协商好的密钥进行安全的在线支付通信。