TLS协议是什么？有什么作用？

发表于 作者 IT之美

TLS(传输层安全性协议)是SSL协议的后续版本,用于在网络上建立安全连接。它的主要作用是:

  1. 保证数据机密性:使用对称/非对称加密算法对传输数据进行加密,防止网络窃听。
  2. 身份验证:使用数字证书等方式验证通信双方的身份,防止中间人攻击。
  3. 数据完整性保护:使用散列算法计算传输数据的摘要,检测数据是否被篡改。
  4. 协议升级:TLS协议修复了SSL存在的安全漏洞,提供更强大的加密机制和更高的协议安全性。

TLS工作原理:

  1. 握手协商:客户端与服务器协商 TLS 版本、加密算法、验证方式等相关参数,保证通信安全。
  2. 公钥交换:客户端与服务器交换证书中的公钥信息,验证彼此的身份。
  3. 生成会话密钥:使用公钥加密算法生成对称加密会话密钥,用于后续数据传输。
  4. 安全传输:使用对称加密算法和会话密钥对数据进行加密,并计算MAC以验证数据完整性。
  5. 重置会话:通信结束时,双方删除会话信息,并可以协商新的会话密钥重新连接。

相关协议:

  • TLS 1.0:首个TLS标准版本,修复SSL 3.0的安全漏洞。
  • TLS 1.1/1.2:增强了TLS 1.0的加密机制和协议安全性。TLS 1.2是目前最广泛使用的TLS版本。
  • TLS 1.3:增加了新的加密套件,强化了身份验证,简化了握手流程,是下一代TLS标准。

代码示例:

python 
# TLS 使用ECDHE算法协商密钥
ecdhe_pubkey = b'\x30...'  

# 使用AES加密算法和密钥加密数据
ciphertext = AES_encrypt(plaintext, session_key)

# 使用SHA256计算MAC认证码
mac = SHA256_hash(ciphertext)   

# 构造TLS记录,包含内容类型、版本号、长度、MAC和密文  
tls_record = b''.join([
    b'\x17',         # Content Type 
    b'\x03\x03',     # Version TLS 1.2
    b'\x00\x24',     # Length
    mac,             # MAC 
    ciphertext       # Encrypted Data  
])

TLS是目前最重要、最广泛使用的网络安全协议,它提供更强大的加密机制和更高的协议安全性,修复了SSL存在的各种安全缺陷。TLS被应用在网站加密、移动设备通信等绝大部分场景,是整个互联网安全体系的基石。