面试题：安全认证之SSL证书工作原理基础

Question

请详细阐述SSL证书在握手过程中，客户端和服务器端分别执行了哪些主要步骤以建立安全连接？

Answer 1

客户端主要步骤

1. 发送ClientHello消息：
   • 客户端向服务器发送ClientHello消息，该消息包含客户端支持的SSL/TLS版本号、加密套件列表、压缩方法列表、随机数（ClientRandom）等信息。此随机数后续会用于生成会话密钥。
2. 接收服务器响应：
   • 等待服务器返回ServerHello、Certificate、ServerKeyExchange（如果需要）和ServerHelloDone消息。
   • ServerHello消息：服务器从客户端提供的版本和加密套件等列表中选择合适的选项，并告知客户端。其中也包含服务器生成的随机数（ServerRandom）。
   • Certificate消息：服务器向客户端发送其数字证书，该证书包含服务器的公钥等信息，用于客户端验证服务器身份。
   • ServerKeyExchange消息：在某些情况下（如使用Diffie - Hellman密钥交换等非RSA密钥交换方式），服务器需要发送此消息来提供额外的密钥交换参数。
   • ServerHelloDone消息：表示服务器的Hello阶段结束。
3. 验证服务器证书：
   • 客户端使用其信任的根证书对服务器发送的证书进行验证。验证内容包括证书是否由受信任的证书颁发机构（CA）签名、证书是否过期、证书中的域名是否与所访问的服务器域名匹配等。如果验证失败，客户端会终止连接。
4. 生成预主密钥：
   • 客户端生成一个48字节的预主密钥（Pre - Master Secret）。
5. 加密预主密钥：
   • 使用从服务器证书中获取的服务器公钥对预主密钥进行加密。
6. 发送加密的预主密钥：
   • 通过ClientKeyExchange消息将加密后的预主密钥发送给服务器。
7. 计算会话密钥：
   • 客户端根据ClientRandom、ServerRandom和Pre - Master Secret，使用约定的密钥导出函数计算出会话密钥（如用于对称加密的密钥、用于消息认证码的密钥等）。
8. 发送ChangeCipherSpec消息：
   • 客户端向服务器发送ChangeCipherSpec消息，通知服务器后续通信将使用新协商的加密套件和会话密钥。
9. 发送Finished消息：
   • 客户端使用新的会话密钥对一系列握手消息的摘要进行加密，并通过Finished消息发送给服务器，用于验证密钥交换和认证过程是否成功。

服务器端主要步骤

1. 接收ClientHello消息：
   • 服务器接收客户端发送的ClientHello消息，获取客户端支持的SSL/TLS版本号、加密套件列表、压缩方法列表、ClientRandom等信息。
2. 发送ServerHello等消息：
   • ServerHello消息：从客户端提供的选项中选择合适的SSL/TLS版本、加密套件等，并将选择结果及ServerRandom发送给客户端。
   • Certificate消息：向客户端发送服务器的数字证书，以便客户端验证服务器身份。
   • ServerKeyExchange消息（如果需要）：对于一些非RSA密钥交换方式，服务器需要在此消息中提供额外的密钥交换参数。
   • ServerHelloDone消息：告知客户端服务器的Hello阶段完成。
3. 接收加密的预主密钥：
   • 服务器接收客户端通过ClientKeyExchange消息发送的加密后的预主密钥。
4. 解密预主密钥：
   • 使用服务器的私钥对加密的预主密钥进行解密，得到Pre - Master Secret。
5. 计算会话密钥：
   • 服务器与客户端一样，根据ClientRandom、ServerRandom和Pre - Master Secret，使用相同的密钥导出函数计算出会话密钥。
6. 发送ChangeCipherSpec消息：
   • 服务器向客户端发送ChangeCipherSpec消息，表明后续通信将使用新协商的加密套件和会话密钥。
7. 发送Finished消息：
   • 服务器使用新的会话密钥对一系列握手消息的摘要进行加密，并通过Finished消息发送给客户端，用于验证密钥交换和认证过程是否成功。此后，客户端和服务器就可以使用新的会话密钥进行安全通信。