SSL/TLS和SSL VPN - 技术栈

1、SSL/TLS

**SSL安全套接字层：**是一种加密协议，用于在网络通信中建立安全连接。它在应用层和传输层（TCP/IP）之间提供数据加密、服务器身份验证以及信息完整性验证

SSL只保护TCP流量，不保护UDP协议

**TLS：**传输层安全协议

在SSH3.0版本后，更名为TLS

SSL协议中包含多个子协议，它们协同工作以确保通信的安全性

**SSL握手协议：**允许服务器和客户端相互认证，并在应用层协议传输数据之前协商出加密算法，哈希算法，和会话密钥等，然后通过这些参数去构建SSL会话

**SSL密码变化协议：**只有changecipherspec这一个信息，客户端和服务器都可以发送，目的是通知对端，后续的报文都将使用新协商后的加密套件和密钥进行保护和传输

**SSL告警协议：**告警机制，用于在SSL通信过程中传递与安全性相关的告警信息

**SSL记录协议：**用于封装高层协议的数据，对应用层数据加密之后，放置在记录层中

这四个协议并不一定同时会出现，握手协议，密码变化协议和告警协议可能在建立SSL会话时按照顺序出现，在数据传输过程中主要出现的是记录协议

1）SSL工作流程

第一步：TCP三次握手，建立网络连接会话

第二步：Client Hello

**客户端的随机数：**是生成会话密钥的一个参数，该会话密钥需要三个参数共同计算出来

**加密套件：**将加密算法、鉴别算法常用的组合搭配在一起，用于进行选择

第三步：Server Hello（SSL服务器回复消息）

**注意：**一般情况下，server hello和服务器的证书是分开发送的，当然也可以在一个数据包中发送

服务器证书是由CA机构颁布的，是通过CA机构的私钥，将服务器的公钥以及一些证书相关的信息进行加密之后的产物。客户端本身具有信任CA的公钥，则可以使用CA机构的公钥对服务器证书进行解密，之后得到服务器的公钥。
**注意：**服务器的身份认证是强制要求的，必须提供证书，证书如果不合法，则会提供一个选择给客户，可以选择继续访问。但是客户端的认证是可选的，如果需要认证，则服务器会发送请求证书的报文，之后，需要客户端提供自己的证书

Server key exchange： 用于提示密钥变更
**Server hello done：**一条空信息，用于通知客户端服务器已经做好协商最终密钥的准备

也可以通过一个数据包来发送server hello以及证书等信息。

第四步：客户端回应

**Pre-master-key：**预主密钥，本质也是一个随机数，用于计算最终的会话密钥，但是这个参数可以被服务器的公钥进行加密传输（电脑生成的随机数是伪随机数，所以使用三个伪随机数计算最终的密钥，会更加安全一些。）

第五步：服务器回应

在客户端中，可以携带这个会话复用票据，用于省略会话建立过程中，身份认证的环节，仅协商算法和密钥即可

会话票据：客户端在下次与服务器通信时，可以携带这个Session Ticket，以告知服务器自己希望复用之前的会话密钥。

如果服务器验证通过Session Ticket的有效性，就可以直接使用其中的会话密钥，而无需再次进行完整的TLS握手过程

1、无客户端认证的握手过程

2、有客户端认证

3、会话复用场景

**SSL工作流程总结：**在TCP三次握手建立网络连接后，客户端向服务器发送Client Hello与服务器协商参数，服务端回复Server Hello确认参数并发送证书。客户端验证服务器证书，生成并使用服务器公钥加密发送预主密钥。服务器解密预主密钥并生成会话密钥，使用会话密钥进行数据传输

2）SSL协议数据传输流程

**1. 分片（Fragmentation）：**SSL协议会将较大的应用数据分成较小的数据块进行传输，以避免单个过大的数据包可能造成的网络拥塞或处理不当的问题

**2. 压缩（Compression）：**SSL 3.0及其后续版本支持数据压缩功能，以减少通过网络传输的数据量，从而加快数据传输速度并节约带宽

**3. 增加HMAC（Hashing）：**HMAC是一种数据完整性检验方法，用于确保数据的完整性不被破坏。SSL协议使用HMAC来确保消息的完整性，防止数据在传输过程中被篡改。

**4. 加密（Encryption）：**SSL协议通过使用对称密钥加密算法（如AES、DES、3DES等）对应用层数据进行加密，以确保数据的保密性。

**5. 增加SSL记录首部（Record Header）：**SSL协议的记录层负责将应用层数据转换为SSL记录，并为每个记录添加首部信息，包括版本号、SSL记录类型、序列号、以及是否包含压缩选项等信息。首部信息之后是对称密钥加密后的应用层数据。SSL记录首部提供了SSL记录的元信息，帮助后续的解密过程正确地组装和解密记录层的数据。

SSL协议脆弱性分析：

无法保护UDP应用
客户端假冒
SSL协议不能对抗流量分析

2、SSL VPN

IPSEC在Client to LAN场景下比较吃力的表现：

在用户认证方面比较薄弱
因为需要进行参数协商，所以，IPSEC VPN需要客户端安装对应的应用程序；
因为需要进行感兴趣流的抓取，所以，策略需要进行调整，不太方便；
因为IPSEC VPN是基于网络层和传输层进行权限管理，但也仅能深入到服务层面，如果我们需要一款可以针对应用层面进行更细细颗粒管理的VPN技术，就不能选择IPSEC VPN

SSL VPN的优势：

因为SSL协议封装在传输层和应用层之间，仅针对应用层的数据进行保护，这样，在进行组网时，任何场景下都不会影响到网络传输；
SSL VPN采用的是一种基于B/S架构的模式，所以，只要客户拥有浏览器就可以访问，方便快捷；
最主要的是，和IPSEC VPN针对网络层的控制相比，SSL VPN可以基于应用层做更细颗粒度的控制。

SSL VPN： 虚拟网关技术，是一种基于SSL加密技术的虚拟私人网络。可以理解为是用户的一个接入的接口，用户可以通过在浏览去中输入虚拟网关的IP地址（或者域名）访问到虚拟网关，这个过程需要进行用户认证，划分用户的权限。用户认证通过后，虚拟网关会向远程用户提供可也访问的内网资源列表，远程用户通过点击或者触发便可访问到内网的资源。

一台防火墙可以创建多个虚拟网关，每个虚拟网关相互独立，互不影响，不同的虚拟网关可以

配置各自的用户和资源进行单独管理。

SSL VPN的总体流程：