第六章安全套接层协议SSL
安全套接层SSL协议简介
安全套接层SSL协议简介SSL（Secure Sockets Layer）协议最先是由著名的Netscape公司开发的，现在被广泛用于Internet上的身份认证与Web服务器和用户端浏览器之间的数据安全通信。
制定SSL协议的宗旨是为通信双方提供安全可靠的通信协议服务，在通信双方间建立一个传输层安全通道。
SSL使用对称加密来保证通信保密性，使用消息认证码（MAC）来保证数据完整性。
SSL主要使用PKI在建立连接时对通信双方进行身份认证。
IETF的传输层安全（TLS）协议（RFC 2246 1999）及无线访问协议（WAP）论坛的无线传输层安全协议（WTIS）都是SSI的后续发展。
协议包括两个层次：其较低的SSL记录层协议位于传输协议TCP/IP之上。
SSL记录协议用来对其上层的协议进行封装。
握手协议就在这些被封装的上层协议之中，它允许客户端与服务器彼此认证对方；并且在应用协议发出或收到第一个数据之前协商加密算法和加密密钥。
这样做的原因就是保证应用协议的独立性，使低级协议对高级协议是透明的。
目前，Internet上对7层网络模型的每一层都已提出了相应的加密协议。
在所有的这些协议中，会话层的SSL和应用层的SET与电子商务的应用关系最为密切。
因此，SSL已成为用户与Internet之间进行保密通信的事实标准，支持SSL也已经成为每个浏览器的内置功能。
SSL包括握手和记录两个子协议。
这两个子协议均可以提供与应用尤其是与HTTP的连接。
这种连接经过了认证和保密，可以防止篡改。
SSL可以嵌入Internet的处理栈内，位于TCP/IP之上和应用层之下，而不会对其他协议层造成太大影响。
SSL同样能够与其他Internet应用一起使用，如Intranet和Extranet访问、应用安全、无线应用及Web服务等。
通过对离开浏览器的数据进行加密，并在其进入数据中心之后进行解密，SSL实现对Internet的数据通信进行保护。
安全套接层协议(SSL)
安全套接层协议（SSL）安全套接层协议，全称Secure Socket Layer，是一种保护网络通信安全的协议。
它通过使用加密技术，确保在传输过程中的数据安全，并防止被窃取、篡改或伪造。
SSL协议广泛应用于互联网上的各类信息传输，特别是在涉及敏感数据的场景下，如在线支付、电子商务和个人隐私保护等。
本文将介绍SSL协议及其工作原理、优势以及应用等相关内容。
一、SSL协议的工作原理SSL协议采用一种加密通信方式，来确保信息在网络中传输的安全性。
其工作原理可以分为三个主要步骤：1. 握手阶段（Handshake）：在通信双方建立连接之前，首先需要进行握手，以确保彼此身份的合法性，并确定加密通信所使用的密码算法和密钥。
该阶段包括以下步骤：- 客户端向服务器发送握手请求。
- 服务器向客户端回复证书，用于证明其身份。
- 客户端验证服务器证书的合法性，并生成一个随机的对称密钥。
- 客户端使用服务器的公钥对对称密钥进行加密，并发送给服务器。
- 服务器使用自己的私钥解密对称密钥，确保只有服务器才能获取到该密钥。
2. 密钥交换阶段（Key Exchange）：握手阶段完成后，客户端和服务器将使用协商好的对称密钥来加密和解密通信数据。
该阶段包括以下步骤：- 客户端向服务器发送加密的握手消息，表明已准备好使用对称密钥进行通信。
- 服务器接收到消息后，也使用对称密钥加密回复握手消息。
3. 加密通信阶段（Secure Communication）：密钥交换阶段完成后，双方开始使用已协商好的对称密钥进行加密和解密通信数据，确保数据的机密性和完整性。
二、SSL协议的优势使用SSL协议对网络通信进行保护具有以下优势：1. 数据加密：SSL协议使用加密算法对通信数据进行加密，使得被窃取后的数据无法被解读。
只有具备正确密钥的接收方才能解密并读取数据，大幅提高了数据的安全性。
2. 身份验证：SSL协议通过证书机制对服务器进行身份验证，确保通信双方的合法性。
安全套接层协议(secure sockets layer)的工作原理
安全套接层协议(secure sockets layer)的工作原理安全套接层协议（Secure Sockets Layer）的工作原理安全套接层协议（Secure Sockets Layer，SSL）是一种用于保护计算机网络通信安全的协议。
它的工作原理是通过加密数据传输和验证身份，从而确保通信过程中的机密性、完整性和可靠性。
本文将详细介绍SSL的工作原理。
一、SSL的基本原理SSL采用了混合加密的方法，将对称密钥加密和非对称密钥加密结合起来，使得数据在传输时能够得到保护。
具体来说，SSL的基本工作原理如下：1. 客户端请求：当客户端向服务器发送请求时，会通过SSL协议提供的安全连接进行通信。
客户端首先发送一个“Hello”消息给服务器，其中包含SSL版本和加密算法等信息。
2. 服务器回应：服务器收到客户端的请求后，会返回一个含有证书的消息给客户端。
该证书是由可信任的证书颁发机构（CA）签发的，用于验证服务器的身份和公钥。
客户端需要使用预先内置的根证书来验证服务器的证书的有效性。
3. 客户端生成会话密钥：如果服务器的证书验证通过，客户端会生成一个用于对称加密的随机会话密钥。
该密钥将用于加密后续的通信数据。
4. 客户端加密密钥交换：客户端使用服务器的公钥加密自己生成的会话密钥，并将密文发送给服务器。
由于服务器是唯一拥有对应的私钥，因此只有服务器能够解密这个密文。
5. 服务器解密密钥交换：服务器收到客户端发送的密文后，使用自己的私钥解密得到会话密钥。
6. 数据传输：在建立安全连接后，客户端和服务器之间的通信将使用对称加密算法来进行加密和解密。
这样可以保证数据的机密性和完整性。
二、SSL的加密算法SSL使用了多种加密算法来保护通信过程中的数据安全，其中包括对称加密算法和非对称加密算法。
1. 对称加密算法：对称加密算法使用同一个密钥进行加密和解密，速度快但密钥传输存在风险。
在SSL中，对称加密算法常用的有DES、3DES、AES等。
安全协议SSL
1.2 SSL的体系结构(续)
2. SSL记录协议 在SSL中，数据传输使用SSL记录协议来实现。记录协
议将数据流分割成一系列片断，并对每个片断单独进行 保护，然后加以传输。在接收方，对每条记录单独进行 解密和验证。这种方案使得数据一经准备好就可以从连 接的一端传送到另一端，接收到就可以立即进行处理。
1） 客户端与服务器对保护数据的算法达成一致； 2） 对算法使用的加密密钥达成一致； 3） 确定是否对客户端进行认证。
1.2 SSL的体系结构(续)
图8.15说明了握手的步骤
1) 所支持的加密算法，随机数
客 2) 选中的加密算法,随机数证书
客
户 端
(3)加密后的随机密码串
户 端
4) 计算密码
4) 计算密码
记录头 加密的数据和MAC 记录头 加密的数据和MAC
图8.16 SSL数据的分段与保护
1.2 SSL的体系结构(续)
图8.17给出了用DES分组密码加密的SSL记录范例。 头信息用白色来表示，经过加密的负载用深色表示。该 范例使用MD5来产生MAC，因此需要对记录进行填充， 以适应DES的分组长度。
1.2 SSL的体系结构(续)
SSL采用两层协议体系，如图8.14所示。该协议包含两
个部分：SSL 握手协议（SSL Handshake protocol）
和SSL 记录协议（SSL Record protocol）。前者负责
通信前的参数协商，后者定义SSL的内部数据格式。其
中SSL 握手协议由三个子协议构成，它们是改变密码规
类型 版本 长度
第六章-安全套接层协议SSL
SSL握手协议包含四个阶段:第一个阶段 建立安全能力;第二个阶段服务器鉴别和 密钥交换;第三个阶段客户鉴别(可选的) 和密钥交换;第四个阶段完成握手协议。
SSL的两个重要概念
SSL连接（connection) 一个连接是一个提供一种合适类型服务的传输（OSI 分层的定义）。 SSL的连接是点对点的关系。 连接是暂时的，每一个连接和一个会话关联。
SSL协议
TCP协议
IP协议 图6.2 SSL协议的分层结构
SSL协议定义了两个通信主体：客户 （client）和服务器（server）。其中， 客户是协议的发起者。
在客户/服务器结构中，应用层从请求服 务和提供服务的角度定义客户和服务器， 而SSL协议则从建立加密参数的过程中所 扮演的角色来定义客户和服务器。
也可通过公钥技术和证书进行认证，也可通过用户名， password来认证。
建立服务器与客户之间安全的数据通道
SSL要求客户与服务器之间的所有发送的数据都被发送端 加密、接收端解密，同时还检查 数据的完整性
SSL提供的安全服务
用户和服务器的合法性认证
using X.509v3 digital certificates
SSL协议具有两层结构:
其底层是SSL记录协议层（SSL Record Protocol Layer），简称记录层。
其高层是SSL握手协议层（SSL Handshake Protocol Layer），简称握手层.
应用层协议（HTTP、Telnet、FTP、 SMTP等）
SSL握手协议（Handshake Protocol） SSL记录协议（Record Protocol）
该协议使用密钥对传送数据加密，许多网站都 是通过这种协议从客户端接收信用卡编号等保 密信息。它被认为是最安全的在线交易模式，
(完整版)SSL协议详解
最近在看《密码学与网络安全》相关的书籍，这篇文章主要详细介绍一下著名的网络安全协议SSL。
在开始SSl 介绍之前，先给大家介绍几个密码学的概念和相关的知识。
• 密码学(cryptography)：目的是通过将信息编码使其不可读，从而达到安全性。
• 明文(plain text) ：发送人、接受人和任何访问消息的人都能理解的消息。
• 密文(cipher text) ：明文消息经过某种编码后，得到密文消息。
• 加密(encryption)：将明文消息变成密文消息。
• 解密(decryption)：将密文消息变成明文消息。
• 算法：取一个输入文本，产生一个输出文本。
• 加密算法：发送方进行加密的算法。
• 解密算法：接收方进行解密的算法。
• 密钥(key)：惟独发送方和接收方理解的消息• 对称密钥加密(Symmetric Key Cryptography) ：加密与解密使用相同密钥。
• 非对称密钥加密(Asymmetric Key Cryptography) ：加密与解密使用不同密钥。
DES 算法即数据加密标准，也称为数据加密算法。
加密过程如下：在SSL 中会用到分组DES、三重DES 算法等加密算法对数据进行加密。
固然可以选用其他非DES 加密算法，视情况而定，后面会详细介绍。
使用对称加密算法时，密钥交换是个大难题，所以Diffie 和Hellman 提出了著名的Diffie-Hellman 密钥交换算法。
Diffie-Hellman 密钥交换算法原理：(1) Alice 与 Bob 确定两个大素数 n 和 g，这两个数不用保密(2) Alice 选择另一个大随机数 x，并计算 A 如下： A=gx mod n(3) Alice 将 A 发给 Bob(4) Bob 选择另一个大随机数 y，并计算 B 如下： B=gy mod n(5) Bob 将 B 发给 Alice(6)计算秘密密钥 K1 如下： K1=Bx mod n(7)计算秘密密钥 K2 如下： K2=Ay mod nK1=K2，因此 Alice 和 Bob 可以用其进行加解密RSA 加密算法是基于这样的数学事实：两个大素数相乘容易，而对得到的乘积求因子则很难。
网络安全实用技术答案
选择题部分：第一章：(1)计算机网络安全是指利用计算机网络管理控制和技术措施，保证在网络环境中数据的、完整性、网络服务可用性和可审查性受到保护。
A．保密性(2)网络安全的实质和关键是保护网络的安全。
C．信息(3)实际上，网络的安全问题包括两方面的内容：一是，二是网络的信息安全。
D．网络的系统安全(4)在短时间内向网络中的某台服务器发送大量无效连接请求，导致合法用户暂时无法访问服务器的攻击行为是破坏了。
C．可用性(5)如果访问者有意避开系统的访问控制机制，则该访问者对网络设备及资源进行非正常使用属于。
B．非授权访问(6)计算机网络安全是一门涉及计算机科学、网络技术、信息安全技术、通信技术、应用数学、密码技术和信息论等多学科的综合性学科，是的重要组成部分。
A．信息安全学科(7)实体安全包括。
B．环境安全、设备安全和媒体安全(8)在网络安全中，常用的关键技术可以归纳为三大类。
D．预防保护、检测跟踪、响应恢复第二章：(1)加密安全机制提供了数据的______.D．保密性和完整性(2)SSI．协议是______之间实现加密传输协议。
A．传输层和应用层(3)实际应用时一般利用_____加密技术进行密钥的协商和交换．利用_____加密技术进行用户数据的加密。
B．非对称对称(4)能在物理层、链路层、网络层、传输层和应用层提供的网络安全服务是。
B．数据保密性服务(5)传输层由于可以提供真正的端到端链接，因此最适宜提供安全服务。
D．数据保密性及以上各项(6)VPN的实现技术包括。
D．身份认证及以上技术第三章：(1)网络安全保障包括信息安全策略和。
D．上述三点(2)网络安全保障体系框架的外围是。
D．上述三点(3)名字服务、事务服务、时间服务和安全性服务是提供的服务。
C．CORBA网络安全管理技术(4)一种全局的、全员参与的、事先预防、事中控制、事后纠正、动态的运作管理模式是基于风险管理理念和。
A．持续改进模式的信息安全运作模式(5)我国网络安全立法体系框架分为。
安全套接层协议SSL协议的分析
摘 要 中不 能通 过散列算法恢 复出任何一 点原文 ， 即得到 的摘
作者 简 介 ：卢青华 ， ， 南 平顶 山人 ， 女 河 工程 硕 士 ， 究 方 向 ： 入 式 系统 。 研 嵌
＿＿— —
维普资讯
要不会透露 出任何最初 明文的信息 ， 如果原信 息受到任何 但
在开始 安装 之前 ， 需要做 一些准备工作 ： 首先安装 ｖ ６ ０ ｃ ．
２ ．密码 学 现 代密码学可 以分为两大部分 ：密码算法和密码协 议 。 密码协议是建立在 密码算法 的基础 上实现 的， 但其完成 的功 能 比单一 的密码算法所 能完成的功 能丰富得多 。
２ １ 密 码 算 法 、 密 码 算 法 根 据 密 钥 的 算 法 可 以分 为 对 称 加 密 算 法 和 非 对 称 密 钥 算 法 （ 开 密 钥 算 法 ） 对 称 加 密 算 法 主 要 完 成 明 文 公 。 数 据 与 密 文 数 据 的转 换 功 能 ， 加 密 密 钥 和 解 密 密 钥 是 同 一 其
第 三 步 ： 字 签 名 数
用数字签名证 明其身份。数字 签名是通过散列算法， 如
Ｍ ５Ｓ Ａ １ 算 法 从 大 块 的数 据 中提 取 一 个 摘 要 。而 从 这 个 Ｄ 、Ｈ 一 等
的一套 Ｉ ｔ ｒ ｅ ｎ ｅ ｎ ｔ数据安全协议 ， 当前版本为 ３ ０ ． 。它是支 持 在 Ｉ ｔｒ ｅ ｎ ｅｎ ｔ上进行安全通信 的标准 ， 并且将密码 算法集 成
Ｒ ５ 对文件加 密。 Ｃ等 第 二 步 ： 递 密 钥 传 由 于 对 称 密 钥 数 据 量 比较 小 ， 以 用 非 对 称 密 钥 算 法 加 可
两个特定主机之 间的部分应用程序 的安全通信信道 ； 网络层 安全协议 Ｖ Ｎ Ｐ ，保 护任何两个子 网或主机之 间传输 的数据的
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6.1 SSL概述
SSL协议是一种国际标准的加密及身份认 证通信协议
目标：SSL被设计用来使用TCP提供一个 可靠的端到端安全服务，为两个通讯个 体之间提供保密性和完整性(身份鉴别)。
SSL/TLS协议
1994年Netscape开发了SSL(Secure Socket Layer)安全套 接层协议，专门用于保护Web通讯
版本和历史 1.0，不成熟 2.0，基本上解决了Web通讯的安全问题
Microsoft公司发布了PCT(Private Communication Technology)，并在IE中支持 3.0，1996年发布，增加了一些算法，修改了一些缺陷 TLS 1.0(Transport Layer Security传输层安全协议, 也 被称为SSL 3.1)，1997年IETF发布了Draft，同时， Microsoft宣布放弃PCT，与Netscape一起支持TLS 1.0 1999年，发布RFC 2246(The TLS Protocol v1.0)
这种信号交换导致客户和服务器同意将使用 的安全性级别，并履行连接的任何身份验证 要求。
通过数字签名和数字证书可实现浏览器和 Web服务器双方的身份验证。
在用数字证书对双方的身份验证后，双方就 可以用保密密钥进行安全的会话了。
SSL证书保障在线服务器的安全
➢ 服务器身份验证 —— 防假冒 ➢ 网络信息发送内容加密 —— 防偷窥 ➢ 网络信息发送完整性检测 —— 防删节 ➢ 网络信息发送内容修改提醒 —— 防篡改
协议的使用
https:// 与http://
在网络上传输的敏感信息（如电子商务、金融 业务中的信用卡号或PIN码等机密信息）都纷 纷采用SSL来进行安全保护。
SSL通过加密传输来确保数据的机密性，通过 信息验证码（Message Authentication Codes， MAC）机制来保护信息的完整性，通过数字证 书来对发送和接收者的身份进行认证。
⑶会谈密码阶段：客户机器与服务器间产生 彼此交谈的会谈密码；
⑷检验阶段：客户机检验服务器取得的 密码；
⑸客户认证阶段：服务器验证客户机的 可信度；
⑹结束阶段：客户机与服务器之间相互 交换结束的信息。
6.1.3 SSL协议与电子商务
SSL 提供了用于启动 TCP/IP 连接的安 全性“信号交换”。
Server Certificate Certificate Request ServerKeyExchange
送出服务器证书， 请求客户端证书
送出客户端证书
ChangeCipherSpec Finished
Application Data
改变密码套，结束握手 应用数据
SSL服务器证书工作原理介绍
传输数据的机密性
using one of DES, Triple DES, IDEA, RC2, RC4, …
传输数据的完整性
using MAC with MD5 or SHA-1
SSL协议实现的六步骤
⑴接通阶段：客户机通过网络向服务器打招 呼，服务器回应；
⑵密码交换阶段：客户机与服务器之间交换 双方认可的密码，一般选用RSA密码算法；
也可通过公钥技术和证书进行认证，也可通过用户名， password来认证。
建立服务器与客户之间安全的数据通道
SSL要求客户与服务器之间的所有发送的数据都被发送端 加密、接收端解密，同时还检查 数据的完整性
SSL提供的安全服务
用户和服务器的合法性认证
using X.509v3 digital certificates
一个保证任何安装了安全套接字的客户 和服务器间事务安全的协议，它涉及所 有TCP/IP应用程序
IPSec
SSL
SSL
TCP
OS
TCP
IP/IPSec
IP
Lower layers
Lower layers
SSL协议可用于保护正常运行于TCP之上的任何 应用协议，如HTTP、FTP、SMTP或Telnet的通 信，最常见的是用SSL来保护HTTP的通信。
SSL协议的优点在于它是与应用层协议无关的。 高层的应用协议（如HTTP、FTP、Telnet等） 能透明地建立于SSL协议之上。
SSL协议在应用层协议之前就已经完成加密算 法、通信密钥的协商以及服务器的认证工作。 在此之后应用层协议所传送的数据都会被加密， 从而保证通信的安全性。
SSL协议使用通信双方的客户证书以及CA根证 书，允许客户/服务器应用以一种不能被偷听 的方式通信，在通信双方间建立起了一条安全 的、可信任的通信通道。
该协议使用密钥对传送数据加密，许多网站都 是通过这种协议从客户端接收信用卡编号等保 密信息。它被认为是最安全的在线交易模式，
SSL解决的问题（功能）
客户对服务器的身份认证
SSL服务器允许客户的浏览器使用标准的公钥加密技术和 一些可靠的认证中心（CA）的证书，来确认服务器的合 法性。
服务器对客户的身份认证
第六章 安全套接层协议SSL
➢ SSL概述 ➢ SSL体系结构与协议 ➢ SSL协议的安全性分析 ➢ SSL的应用
目前国际上流行的电子商务所采用的 协议主要有：
安全套接层协议（Secure Sockets Layer，SSL） 基于信用卡交易的安全电子协议（Secure
Electronic Transaction，SET） 安全HTTP（S-HTTP）协议 安全电子邮件协议（PEM、S/MIME等） 用于公对公交易的Internet EDI等。 此外在Internet网上利用Ipsec标准建设虚拟专用
SSL流程
客户端证 书
SSL 安全通道
服务器证 书
浏览器 Client hello
Client Certificate ClientKeyExchange
Certificate Verify ChangeCipherSpec
Finished
Application Data
Web服务器
Server hello 建立协议版本、会话ID、交换随机数