ssl，全稱secure socket layer，為netscape所研發，用以保障在internet上資料傳輸之安全。
ssl利用資料加密、身份驗證和訊息完整性驗證機制，為網路上資料的傳輸提供安全性保證。ssl支援各種應用層協議。由於ssl位於應用層和傳輸層之間，所以可以為任何基於tcp等可靠連線的應用層協議提供安全性保證。
1.身份驗證機制
基於證書利用數字簽名方法對伺服器和客戶端進行身份驗證，其中客戶端的身份驗證是可選的。
2.資料傳輸的機密性
利用對稱金鑰演算法對傳輸的資料進行加密。
3.訊息完整性驗證
訊息傳輸過程中使用mac演算法來檢驗訊息的完整性。
1.身份驗證機制
ssl利用數字簽名來驗證通訊對端的身份。
非對稱金鑰演算法可以用來實現數字簽名。由於通過私鑰加密後的資料只能利用對應的公鑰進行解密，因此根據解密是否成功，就可以判斷傳送者的身份，如同傳送者對資料進行了「簽名」。
例如，alice使用自己的私鑰對一段固定的資訊加密後發給bob，bob利用alice的公鑰解密，如果解密結果與固定資訊相同，那麼就能夠確認資訊的傳送者為alice，這個過程就稱為數字簽名。
使用數字簽名驗證身份時，需要確保被驗證者的公鑰是真實的，否則，非法使用者可能會冒充被驗證者與驗證者通訊。如下圖所示，cindy冒充bob，將自己的公鑰發給alice，並利用自己的私鑰計算出簽名傳送給alice，alice利用「bob」的公鑰（實際上為cindy的公鑰）成功驗證該簽名，則alice認為bob的身份驗證成功，而實際上與alice通訊的是冒充bob的cindy。ssl利用pki提供的機制保證公鑰的真實性。
身份驗證.png
2.資料傳輸的機密性
ssl加密通道上的資料加解密使用對稱金鑰演算法，目前主要支援的演算法有des、3des、aes等，這些演算法都可以有效地防止互動資料被破解。
對稱金鑰演算法要求解密金鑰和加密金鑰完全一致。因此，利用對稱金鑰演算法加密傳輸資料之前，需要在通訊兩端部署相同的金鑰。
3. 訊息完整性驗證
為了避免網路中傳輸的資料被非法篡改，ssl利用基於md5或sha的mac演算法來保證訊息的完整性。
mac演算法是在金鑰參與下的資料摘要演算法，能將金鑰和任意長度的資料轉換為固定長度的資料。利用mac演算法驗證訊息完整性的過程如下圖所示。
傳送者在金鑰的參與下，利用mac演算法計算出訊息的mac值，並將其加在訊息之後傳送給接收者。接收者利用同樣的金鑰和mac演算法計算出訊息的mac值，並與接收到的mac值比較。如果二者相同，則報文沒有改變；否則，報文在傳輸過程中被修改，接收者將丟棄該報文。
訊息完整性驗證.png
mac演算法要求通訊雙方具有相同的金鑰，否則mac值驗證將會失敗。因此，利用mac演算法驗證訊息完整性之前，需要在通訊兩端部署相同的金鑰。
4.利用非對稱金鑰演算法保證金鑰本身的安全
對稱金鑰演算法和mac演算法要求通訊雙方具有相同的金鑰，否則解密或mac值驗證將失敗。因此，要建立加密通道或驗證訊息完整性，必須先在通訊雙方部署一致的金鑰。
ssl利用非對稱金鑰演算法加密金鑰的方法實現金鑰交換，保證第三方無法獲取該金鑰。如下圖所示，ssl客戶端（如web瀏覽器）利用ssl伺服器（如web伺服器）的公鑰加密金鑰，將加密後的金鑰傳送給ssl伺服器，只有擁有對應私鑰的ssl伺服器才能從密文中獲取原始的金鑰。ssl通常採用rsa演算法加密傳輸金鑰。（server端公鑰加密金鑰，私鑰解密金鑰）
利用非對稱金鑰演算法保證金鑰本身的安全.png
實際上，ssl客戶端傳送給ssl伺服器的金鑰不能直接用來加密資料或計算mac值，該金鑰是用來計算對稱金鑰和mac金鑰的資訊，稱為premaster secret。
ssl客戶端和ssl伺服器利用premaster secret計算出相同的主金鑰（master secret），再利用master secret生成用於對稱金鑰演算法、mac演算法等的金鑰。
premaster secret是計算對稱金鑰、mac演算法金鑰的關鍵。
5.利用pki保證公鑰的真實性
pki通過數字證書來發布使用者的公鑰，並提供了驗證公鑰真實性的機制。數字證書（簡稱證書）是乙個包含使用者的公鑰及其身份資訊的檔案，證明了使用者與公鑰的關聯。數字證書由權威機構——ca簽發，並由ca保證數字證書的真實性。
ssl客戶端把金鑰加密傳遞給ssl伺服器之前，ssl伺服器需要將從ca獲取的證書傳送給ssl客戶端，ssl客戶端通過pki判斷該證書的真實性。如果該證書確實屬於ssl伺服器，則利用該證書中的公鑰加密金鑰，傳送給ssl伺服器。
驗證ssl伺服器/ssl客戶端的身份之前，ssl伺服器/ssl客戶端需要將從ca獲取的證書傳送給對端，對端通過pki判斷該證書的真實性。如果該證書確實屬於ssl伺服器/ssl客戶端，則對端利用該證書中的公鑰驗證ssl伺服器/ssl客戶端的身份。
1.分層結構
ssl位於應用層和傳輸層之間，它可以為任何基於tcp等可靠連線的應用層協議提供安全性保證。ssl協議本身分為兩層：
ssl協議分層結構.png
其中：2.基本執行過程
"握手階段"涉及四次通訊，該階段的所有通訊都是明文的。
1.客戶端發出請求（clienthello）
2.伺服器回應（severhello）
除了上面這些資訊，如果伺服器需要確認客戶端的身份，就會再包含一項請求，要求客戶端提供"客戶端證書"。比如，金融機構往往只允許認證客戶連入自己的網路，就會向正式客戶提供usb金鑰，裡面就包含了一張客戶端證書。
3.客戶端回應
客戶端收到伺服器回應以後，首先驗證伺服器證書。如果證書不是可信機構頒布、或者證書中的網域名稱與實際網域名稱不一致、或者證書已經過期，就會向訪問者顯示乙個警告，由其選擇是否還要繼續通訊。如果證書沒有問題，客戶端就會從證書中取出伺服器的公鑰。然後，向伺服器傳送下面三項資訊。
上面第一項的隨機數，是整個握手階段出現的第三個隨機數，又稱"pre-master key"。有了它以後，客戶端和伺服器就同時有了三個隨機數，接著雙方就用事先商定的加密方法，各自生成本次會話所用的同一把"會話金鑰"。
4.伺服器的最後回應
伺服器收到客戶端的第三個隨機數pre-master key之後，計算生成本次會話所用的"會話金鑰"。然後，向客戶端最後傳送下面資訊。
至此，整個握手階段全部結束。接下來，客戶端與伺服器進入加密通訊，就完全是使用普通的http協議，只不過用"會話金鑰"加密內容。
1.ssl/tls協議的基本思路
ssl/tls協議的基本思路是採用公鑰加密法，也就是說，客戶端先向伺服器端索要公鑰，然後用公鑰加密資訊，伺服器收到密文後，用自己的私鑰解密。
2.公鑰加密計算量太大，如何減少耗用的時間？
每一次對話（session），客戶端和伺服器端都生成乙個"對話金鑰"（session key），用它來加密資訊。由於"對話金鑰"是對稱加密，所以運算速度非常快，而伺服器公鑰只用於加密"對話金鑰"本身，這樣就減少了加密運算的消耗時間。
3.為什麼一定要用三個隨機數，來生成"會話金鑰"？
"不管是客戶端還是伺服器，都需要隨機數，這樣生成的金鑰才不會每次都一樣。由於ssl協議中證書是靜態的，因此十分有必要引入一種隨機因素來保證協商出來的金鑰的隨機性。對於rsa金鑰交換演算法來說，pre-master-key本身就是乙個隨機數，再加上hello訊息中的隨機，三個隨機數通過乙個金鑰匯出器最終匯出乙個對稱金鑰。pre master的存在在於ssl協議不信任每個主機都能產生完全隨機的隨機數，如果隨機數不隨機，那麼pre master secret就有可能被猜出來，那麼僅適用pre master secret作為金鑰就不合適了，因此必須引入新的隨機因素，那麼客戶端和伺服器加上pre master secret三個隨機數一同生成的金鑰就不容易被猜出了，乙個偽隨機可能完全不隨機，可是是三個偽隨機就十分接近隨機了，每增加乙個自由度，隨機性增加的可不是一。"
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