⭐ 题目日期：

腾讯 - 2024/08/19

📝 题解：

TLS（Transport Layer Security）握手是建立安全通信通道的核心过程，确保数据加密和身份验证。以下是 TLS 1.2 和 TLS 1.3 的握手流程对比及详细解析：

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一、TLS1.2 握手流程（经典四次交互）

1. Client Hello

• 客户端发起：
  • 发送支持的 TLS 版本、客户端随机数（Client Random）、密码套件列表（Cipher Suites）、压缩方法等。
  • 可选扩展（如 SNI：Server Name Indication，指定访问的域名）。

2. Server Hello

• 服务端响应：
  • 选择 TLS 版本、服务端随机数（Server Random）、确定的密码套件（如 TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256）。
  • 返回证书链（Certificate）用于身份验证。

3. 密钥交换与验证

• 服务端发送：
  • Certificate：服务端证书链（包含公钥）。
  • Server Key Exchange：密钥交换参数（如 ECDHE 公钥）。
  • Certificate Request（可选）：要求客户端提供证书（双向认证）。
  • Server Hello Done：通知客户端信息发送完毕。
• 客户端验证：
  • 校验服务端证书链是否可信（检查签名、有效期、吊销状态等）。
  • 生成预主密钥（Pre-Master Secret），使用服务端公钥加密后发送（Client Key Exchange）。
  • 若需双向认证，发送客户端证书和签名（Certificate Verify）。

4. 会话密钥生成

• 主密钥计算： 客户端和服务端通过以下参数计算主密钥（Master Secret）：

Master Secret = PRF(Pre-Master Secret, "master secret", ClientRandom + ServerRandom)

• 会话密钥派生： 通过主密钥生成会话密钥（加密密钥、MAC 密钥、初始向量等）。

5. 切换加密与完成握手

• Change Cipher Spec： 双方通知后续通信使用协商的加密参数。
• Finished： 发送加密的 Finished 消息，验证握手过程完整性。

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二、TLS 1.3 握手流程（简化与性能优化）

1. Client Hello

• 客户端发起：
  • 支持 TLS 1.3，发送客户端随机数、密码套件列表、密钥共享参数（如 ECDHE 公钥）。
  • 扩展优化（如 Pre-Shared Key, PSK 用于 0-RTT）。

2. Server Hello

• 服务端响应：
  • 选择 TLS 1.3，发送服务端随机数、密钥共享参数（ECDHE 公钥）。
  • Certificate：证书链（支持 OCSP Stapling 减少延迟）。
  • Certificate Verify：服务端签名验证身份。
  • Finished：直接完成握手。

3. 密钥生成

• 主密钥计算： 双方通过 ECDHE 参数直接计算共享密钥（无需预主密钥）：

Shared Secret = ECDH(Client_Private_Key, Server_Public_Key)

• 会话密钥派生： 使用 HKDF 算法生成加密密钥。

4. 完成握手

• 客户端发送 Finished： 验证握手完整性，切换至加密通信。
• 1-RTT 完成：相比 TLS 1.2 减少一次往返（RTT）。

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三、TLS 1.2 vs TLS 1.3 关键改进

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四、安全性增强

1. 前向安全性（Forward Secrecy）： TLS 1.3 强制使用 ECDHE，即使长期私钥泄露，历史会话也无法解密。
2. 加密握手过程： TLS 1.3 对 Server Hello 之后的消息全程加密，防止握手信息被窥探。
3. 0-RTT 风险： 0-RTT 数据可能被重放攻击，需业务层防御（如限制幂等操作）。

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五、典型场景

1. Web 访问（HTTPS）： TLS 1.3 显著减少首字节时间（TTFB），提升用户体验。
2. API 通信： 高频请求受益于 1-RTT 握手和会话复用。
3. 物联网设备： 低功耗设备通过 0-RTT 优化能耗。

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总结

• TLS 1.2：兼容性广，需谨慎配置密码套件（禁用不安全选项）。
• TLS 1.3：性能与安全性更优，逐步成为主流标准。
• 核心价值：通过密钥交换、身份验证和加密通信，保障数据机密性、完整性和真实性。