HTTPS 与 TLS 原理

TLS 握手过程

1.2 完整握手（4 次往返）

Client                          Server
  |-------- ClientHello -------->|  ① 客户端随机数 + 支持的加密套件
  |<---- ServerHello ------------|  ② 服务端随机数 + 选定套件
  |<---- Certificate ------------|  ③ 服务端证书链
  |<---- ServerHelloDone --------|  ④ 握手完成
  |-------- ClientKeyExchange -->|  ⑤ 客户端生成 PreMaster Secret，用公钥加密发送
  |-------- ChangeCipherSpec --->|  ⑥ 切换对称加密
  |-------- Finished ----------->|  ⑦ 握手消息 HMAC
  |<---- ChangeCipherSpec -------|  ⑧ 服务端切换
  |<---- Finished ---------------|  ⑨ 握手完成
  |=========== 加密通信 ==========>|

1.3 1-RTT 握手

Client                          Server
  |-------- ClientHello -------->|  + key_share（客户端 DH 参数）
  |<---- ServerHello ------------|  + key_share（服务端 DH 参数）
  |<---- EncryptedExtensions ----|
  |<---- Certificate ------------|
  |<---- CertificateVerify ------|
  |<---- Finished ---------------|
  |-------- Finished ----------->|
  |=========== 加密通信 ==========>|

TLS 1.3 将握手从 2-RTT 降到 1-RTT，且移除了不安全的加密套件。

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证书链

信任体系

Root CA（自签名，预置在操作系统）
  └─ Intermediate CA（由 Root CA 签发）
       └─ 服务器证书（由 Intermediate CA 签发）

证书结构

字段	说明
Subject	域名 / 组织信息
Issuer	签发者 CA
有效期	notBefore — notAfter
公钥	RSA 2048+ / ECDSA
签名算法	SHA256-RSA / SHA256-ECDSA
SAN	Subject Alternative Name（多域名）

验证流程

1. 检查有效期
2. 检查是否被吊销（CRL / OCSP）
3. 逐级验证签名至信任根
4. 检查域名是否匹配 SAN / CN

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加密套件

TLS 1.2 套件示例

TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256
│    │      │           │         └─ HMAC 算法
│    │      │           └─ 对称加密算法（AES-128-GCM）
│    │      └─ 证书签名算法（RSA）
│    └─ 密钥交换算法（ECDHE）
└─ 协议版本（TLS）

套件选择建议

场景	推荐套件
通用（性能优先）	TLS_AES_128_GCM_SHA256（TLS 1.3）
高安全	TLS_AES_256_GCM_SHA384
国密合规	ECC_SM4_GCM_SM3

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部署最佳实践

Nginx 配置

server {
    listen 443 ssl http2;
    ssl_certificate     /etc/ssl/certs/server.crt;
    ssl_certificate_key /etc/ssl/private/server.key;

    # 仅启用安全协议
    ssl_protocols TLSv1.2 TLSv1.3;

    # 优先使用安全的加密套件
    ssl_ciphers ECDHE-ECDSA-AES128-GCM-SHA256:ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256;
    ssl_prefer_server_ciphers on;

    # HSTS
    add_header Strict-Transport-Security
        "max-age=63072000; includeSubDomains; preload" always;

    # OCSP Stapling
    ssl_stapling on;
    ssl_stapling_verify on;
    resolver 8.8.8.8 1.1.1.1 valid=300s;
}

证书管理

# 使用 certbot 自动续期（Let's Encrypt）
certbot certonly --nginx -d example.com -d www.example.com

# 查看证书信息
openssl x509 -in server.crt -text -noout

# 测试 TLS 配置
openssl s_client -connect example.com:443 -tls1_2