工作过程

握手过程

SSL通过握手在客户端和服务器之间建立会话，完成双方身份的验证、密钥和加密套件的协商。 握手过程如图16-2所示。除Change Cipher Spec消息属于SSL密码变化协议外，其他握手过程交互的消息均属于SSL握手协议，统称为SSL握手消息。

其中，服务器对SSL客户端的身份验证是可选的，即图16-2中蓝色部分标识的内容（步骤4、6和8）为可选。

图16-2 握手过程示意图

1. SSL客户端发送消息给SSL服务器启动握手，携带它支持的SSL版本和加密套件等信息。
2. SSL服务器响应SSL客户端，携带选定的版本、加密套件。如果SSL服务器允许SSL客户端在以后的通信中重用本次会话，SSL服务器还会为本次会话分配会话ID。
3. SSL服务器将携带自己公钥信息的数字证书发送给SSL客户端，以便客户端对服务器进行身份认证。
4. （可选）SSL服务器要求SSL客户端提供证书，以便服务器对客户端进行身份认证。
5. SSL服务器通知SSL客户端版本和加密套件协商结束，开始进行密钥交换。
6. （可选）SSL客户端发送自己的证书给SSL服务器。

7. SSL客户端验证SSL服务器的证书合法后，利用证书中的公钥加密SSL客户端随机生成的密钥发给SSL服务器。

   实际上，这个随机生成的密钥不能直接用来加密数据或计算MAC值，该密钥是用来计算对称密钥和MAC密钥的信息，称为premaster secret。SSL客户端和SSL服务器利用premaster secret计算出相同的主密钥（master secret），再利用master secret生成用于对称密钥算法、MAC算法的密钥。premaster secret是计算对称密钥、MAC算法密钥的关键。

8. （可选）SSL客户端发送验证消息给服务器，以便服务器对客户端进行身份认证。

   客户端通过计算已交互的握手消息、主密钥的Hash值，利用自己的私钥对其进行加密，通过Certificate Verify消息发给服务器。服务器同样计算已交互的握手消息、主密钥的Hash值，利用客户端证书中的公钥解密Certificate Verify消息，并将解密结果与计算出的Hash值比较。如果二者相同，则客户端身份验证成功。

9. SSL客户端通知SSL服务器后续报文将采用协商好的密钥（利用master secret生成的密钥）和加密套件进行加密和MAC计算。

10. SSL客户端通知SSL服务器，让服务器验证握手过程的安全。

    SSL客户端计算已交互的握手消息的Hash值，利用协商好的密钥和加密套件处理Hash值（计算并添加MAC值、加密等），并通过Finished消息发送给SSL服务器。SSL服务器利用同样的方法计算已交互的握手消息的Hash值，并与Finished消息的解密结果比较，如果二者相同，且MAC值验证成功，则证明密钥和加密套件协商成功。

    Hash值指的是利用Hash算法（MD5或SHA）将任意长度的数据转换为固定长度的数据。

11. SSL服务器通知SSL客户端后续报文将采用协商好的密钥（利用master secret生成的密钥）和加密套件进行加密和MAC计算。

12. SSL服务器通知SSL客户端，让客户端验证握手过程的安全。

    SSL服务器计算已交互的握手消息的Hash值，利用协商好的密钥和加密套件处理Hash值（计算并添加MAC值、加密等），并通过Finished消息发送给SSL客户端。SSL客户端利用同样的方法计算已交互的握手消息的Hash值，并与Finished消息的解密结果比较，如果二者相同，且MAC值验证成功，则证明密钥和加密套件协商成功。

握手成功后，SSL客户端也就完成了对SSL服务器的身份验证。因为只有拥有私钥的SSL服务器才能从Client Key Exchange消息中解密得到premaster secret，才有后续握手的成功。

客户端和服务器握手过程中，需要使用非对称密钥算法来加密密钥、验证通信对端的身份，计算量较大，占用了大量的系统资源。为了简化SSL握手过程，SSL允许重用已经协商过的会话，如图16-3所示，具体过程如下：

图16-3 恢复原有会话的SSL握手过程示意图

1. SSL客户端发送Client Hello消息，消息中的会话ID设置为计划重用的会话的ID。
2. SSL服务器如果允许重用该会话，则通过在Server Hello消息中设置相同的会话ID来应答。这样，SSL客户端和SSL服务器就可以利用原有会话的密钥和加密套件，不必重新协商。
3. SSL客户端发送Change Cipher Spec消息，通知SSL服务器后续报文将采用原有会话的密钥和加密套件进行加密和MAC计算。
4. SSL客户端计算已交互的握手消息的Hash值，利用原有会话的密钥和加密套件处理Hash值，并通过Finished消息发送给SSL服务器，以便SSL服务器判断密钥和加密套件是否正确。
5. 同样地，SSL服务器发送Change Cipher Spec消息，通知SSL客户端后续报文将采用原有会话的密钥和加密套件进行加密和MAC计算。
6. SSL服务器计算已交互的握手消息的Hash值，利用原有会话的密钥和加密套件处理Hash值，并通过Finished消息发送给SSL客户端，以便SSL客户端判断密钥和加密套件是否正确。

数据传输过程

握手完成后，客户端和服务器即可以交换应用层数据。在SSL中，实际的数据传输是使用SSL记录协议来实现的。

图16-4描述了数据传输过程。记录协议接收传输的应用数据，将数据分片成可管理的块，进行数据压缩（可选），添加MAC，接着利用加密算法进行数据加密，最后增加SSL记录报头。被接收的数据刚好与接收数据的工作过程相反，依次被解密、验证、解压缩和重新装配。

图16-4 数据传输过程示意图