TLS握手全解析：从1.2到1.3的加密演进

引言

上一篇我们讲了 HTTPS 的加密原理------对称加密、非对称加密、混合加密和证书体系。但只知道"用什么加密"还不够，还需要知道加密是怎么建立起来的。

浏览器和服务器在传输任何数据之前，要先完成一个"打招呼"的过程，协商好加密方式、验证彼此身份、生成对称密钥。这个过程就是 TLS 握手。

TLS 是 HTTPS 的核心。本文将通过大量图解，详细拆解 TLS 1.2 的握手过程，并对比 TLS 1.3 的优化。

第一部分：TLS 握手概述

一、握手的目的

TLS 握手要完成三件事：

目的	说明
协商加密方式	双方确定用什么算法（对称/非对称/哈希）
验证身份	服务器（可选客户端）证明"我是谁"
生成密钥	双方生成只有彼此知道的对称密钥

二、TLS 握手完整流程（TLS 1.2）

三、四个阶段详解

第①步：Client Hello

客户端 → 服务器

内容：

• 支持的 TLS 版本（TLS 1.2、TLS 1.3）

• 支持的加密套件列表（如 TLS_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256）

• 随机数1（Client Random，32字节）

• 会话 ID（如果之前连接过，可以复用）

加密套件的命名规则：

第②步：Server Hello

服务器 → 客户端

内容：

• 选定的 TLS 版本

• 选定的加密套件

• 随机数2（Server Random，32字节）

• 数字证书（包含服务器公钥）

第③步：密钥交换（核心步骤）

这里又分为两种方式：RSA 密钥交换 和 DH 密钥交换。

RSA 方式（传统）：

DH 密钥交换（ECDHE，现代主流）：

第④步：Finished

双方用生成的对称密钥加密一条"Finished"消息发给对方。如果对方能正确解密，说明握手成功。

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第二部分：RSA vs DH 密钥交换

对比项	RSA 密钥交换	ECDHE 密钥交换
密钥来源	浏览器生成，用服务器公钥加密传过去	双方各生成临时密钥对，交换公钥算出
前向安全性	❌ 没有（服务器私钥泄露=历史全部可解密）	✅ 有（每次临时密钥用完即丢）
性能	快	稍慢（需要多次椭圆曲线运算）
当前状态	已被 TLS 1.3 移除	TLS 1.3 唯一方式

前向安全性详解

第三部分：TLS 1.3 的改进

TLS 1.3（2018年发布）做了大幅简化：

TLS 1.3 的核心改进：

改进	说明
握手更快	从 2-RTT 降到 1-RTT
只保留前向安全的算法	移除 RSA 密钥交换、移除 CBC 模式
0-RTT 恢复	之前连接过的客户端可以 0-RTT 发数据
加密更多握手信息	证书等敏感信息也在握手过程中加密

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第四部分：wireshark 抓包示意

# 抓取 TLS 握手包
# 在终端执行：
curl -v https://www.example.com

用 Wireshark 过滤 ssl 或 tls，可以看到：

Client Hello
  → Version: TLS 1.2
  → Cipher Suites: TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256, ...

Server Hello
  → Version: TLS 1.2
  → Cipher Suite: TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256
  → Certificate (服务器证书)

Client Key Exchange, Change Cipher Spec, Encrypted Handshake Message

Change Cipher Spec, Encrypted Handshake Message

Application Data (加密的数据开始传输)

第五部分：面试题

1. Q：TLS 握手需要几次 RTT？

A：TLS 1.2 需要 2-RTT，TLS 1.3 只需 1-RTT。

2. Q：什么是前向安全性？哪些算法有？

A：即使服务器长期私钥泄露，历史通信也无法被解密。ECDHE 有前向安全性，RSA 没有。

3. Q：为什么 TLS 1.3 移除了 RSA 密钥交换？

A：RSA 不支持前向安全性。TLS 1.3 只保留 ECDHE 这种有前向安全性的密钥交换方式。

4. Q：加密套件 TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256 各部分的含义？

A：协议=TLS，密钥交换=ECDHE，身份验证=RSA，对称加密=AES-128-GCM，哈希=SHA256。

5. Q：TLS 握手中三个随机数的作用？

A：客户端随机数 + 服务器随机数 + Pre-Master Secret → 共同计算出对称密钥。每个随机数都是 32 字节，确保即使某一方随机数生成器较弱，最终密钥仍然安全。

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总结

一、TLS 握手核心流程

TLS 1.2 握手 = 4 步、2-RTT
① Client Hello（支持的加密方式 + 随机数1）
② Server Hello（选定加密方式 + 随机数2 + 证书）
③ 密钥交换（RSA 或 ECDHE）
④ Finished（验证握手成功）

TLS 1.3 握手 = 2 步、1-RTT
移除了 RSA，只保留 ECDHE，更快更安全

二、一句话记忆

TLS 握手通过 Client Hello 和 Server Hello 协商加密方式、交换随机数、验证证书，然后用 ECDHE（现代）或 RSA（旧）安全交换对称密钥。TLS 1.2 需要 2-RTT，TLS 1.3 降到 1-RTT 并强制要求前向安全性。