HTTPS ECDHE 握手解析
HTTPS 常用的密钥交换算法 RSA 和 ECDHE
RSA: 传统 不具备前向安全性
ECDHE：具有前向安全 被广泛使用
离散对数
ECDHE密钥协商算法从DH算法演进过来
DH算法： 非对称加密算法 因此可以用于密钥交换 该算法的核心数学思想是离散对数
指数和对数互为反函数 指数是幂运算 对数是指数的逆运算
对数运算的取值是可以连续的 而离散对数的取值是不能连续的 因此取名 离散
离散对数是对数运算的基础上进行了模运算 取余
参数a 和 模板p 公开
b为真数 i为对数
知道对数可以用上面公式计算出真数
反过来知道真数很难推算出对数(DH算法的数学基础)
DH算法
- 确定模板和底数 用P G 代称
- 各自生成一个随机整数 作为私钥 a b
- 计算公钥 A = G ^ a ( mod P ) B = G ^ b ( mod P )
- B ^ a ( mod P ) -> K A ^ b ( mod P )->K
- K为对称加密密钥
根据离散对数原理 如果P是一个大数 在现有的计算机的计算能力 很难破解出私钥ab 无法计算出会话密钥 因此安全
DHE算法
- static DH 现在已经废弃
- DHE算法
static DH 算法中有一方的私钥是静态的
黑客可以根据暴力数据破解服务器私钥 计算出会话密钥 不具备前向安全性
因此 随机生成 E:ephemeral(临时性的)
优势：只破获一次通信过程的私钥 和其他通信过程没有关系 相互独立
前向安全
ECDHE算法
DHE算法 -> 大量乘法 -> 性能不佳 -> 出现ECDHE算法
ECDHE算法在DHE算法基础上 利用ECC椭圆曲线特性 减少计算量
- 双方事先确定好使用哪种椭圆曲线 曲线基点G
- 各生成随机数 私钥d 与基点G相乘得到 公钥Q=dG 目前公私钥为 Q1 d1 ；Q2 d2
- 交换各自公钥 计算点（x1,y1)=d1Q2 (x2,y2)=d2Q1
- 椭圆曲线上满足乘法交换和结合律 x 坐标一样 因此是共享密钥
ECDHE 握手过程
TLS第一次握手
Client Hello
- TLS版本号
- 支持的密码套件
- 随机数
TLS第二次握手
Server Hello
- 服务器确认的TLS版本
- 随机数
- 选择合适的密码套件
「 TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384」
- 密钥协商算法使用 ECDHE；
- 签名算法使用 RSA；
- 握手后的通信使用 AES 对称算法，密钥长度 256 位，分组模式是 GCM；
- 摘要算法使用 SHA384；
证明身份发送Certificate消息 发送证书
发送完证书之后 发送 Server Key Exchange消息
- 选择椭圆曲线
- 随机数 作为 私钥
- 计算出服务端公钥 公开给客户端
使用RSA签名算法 给服务端的椭圆曲线公钥做签名
Server Hello Done
目前共享的信息：
- Client Random
- Server Random
- 使用的椭圆曲线
- 椭圆曲线基点G
- 服务端椭圆曲线的公钥
TLS第三次握手
首先校验证书合法性 -> 证书链
客户端生成随机数作为私钥 生成客户端公钥
使用 Client Key Exchange 消息发送给服务端
至此双方计算之后 横坐标 相同 可以作为会话密钥
TLS：最终的会话密钥 是使用 客户端随机数 服务端随机数 ECDHE算法的共享密钥 生成
客户端发送 Change Cipher Spec 消息 告诉客户端之后采用对称加密算法通信
客户端发送Encrypted Handshake Messgae 消息进行摘要 用对称密钥加密一下 让服务端做验证 验证对称密钥是都可以正常使用
TLS第四次握手
- Change Cipher Spec
- Encrypted Handshake Messgae
- 如果双方验证加密解密没有问题 握手完成
- 可以正常收发加密的HTTP请求和响应了
- RSA密钥协商算法不支持前向保密 ECDHE密钥协商算法支持前向保密
- 使用RSA密钥协商算法 TLS完成四次握手才能进行数据传输
- ECDHE算法 客户端可以不用等服务端的最后一次TLS握手 可以提前发出加密的HTTP数据
- ECDHE TLS第二次握手中 出现服务端发送的 Server Key Exchange 消息
- RSA中没有
