面试题：安全认证：TLS协议中常见的密钥交换算法有哪些及简要原理

Question

请列举TLS协议中几种常见的密钥交换算法，并简要阐述它们是如何实现密钥交换的。

Answer 1

常见密钥交换算法及实现方式

1. RSA密钥交换
   • 实现方式：客户端生成一个随机的对称密钥（如AES密钥），使用服务器的RSA公钥对该对称密钥进行加密。然后将加密后的对称密钥发送给服务器。服务器收到后，使用自己的RSA私钥进行解密，从而得到客户端生成的对称密钥。这样双方就共享了一个对称密钥，后续通信可以基于该对称密钥进行对称加密。
2. Diffie - Hellman（DH）密钥交换
   • 实现方式：客户端和服务器首先协商一组公共参数，包括一个大质数p和一个生成元g。客户端选择一个随机的私钥a，计算A = g^a mod p，并将A发送给服务器。服务器选择一个随机的私钥b，计算B = g^b mod p，并将B发送给客户端。客户端收到B后，计算共享密钥K = B^a mod p；服务器收到A后，计算共享密钥K = A^b mod p。由于g^a^b mod p = g^b^a mod p，所以双方计算出的共享密钥K是相同的，以此完成密钥交换。
3. 椭圆曲线Diffie - Hellman（ECDH）密钥交换
   • 实现方式：与DH类似，但基于椭圆曲线密码学。客户端和服务器协商一条椭圆曲线及相关参数。客户端选择一个私钥a，计算其公钥A = a * G，其中G是椭圆曲线上的一个基点，并将A发送给服务器。服务器选择一个私钥b，计算其公钥B = b * G，并将B发送给客户端。客户端收到B后，计算共享密钥K = a * B；服务器收到A后，计算共享密钥K = b * A。由于a * b * G = b * a * G，双方得到相同的共享密钥，完成密钥交换。