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網路概論系列 第 15

iT鐵人賽 DAY15 SSL/TLS 加密協定:網站安全加密技術的運作原理

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SSL/TLS 加密協定概述
SSL(Secure Sockets Layer) 和 TLS(Transport Layer Security) 是用於保護互聯網通信的加密協定。這些協定通過加密數據來確保在網絡上傳輸的信息的機密性和完整性,從而防止數據被攔截或篡改。SSL 是最早的協定,而 TLS 則是其後繼者,現代的加密標準一般使用 TLS。

SSL/TLS 的運作原理
SSL/TLS 協定的主要運作過程可以分為幾個關鍵步驟:握手(Handshake)、加密通道建立、數據傳輸和關閉連接。

  1. 握手階段(Handshake)
    握手階段是 SSL/TLS 協定的起始過程,用於建立安全的通信通道。這一過程包括以下幾個步驟:

•客戶端發送請求:

•客戶端(如瀏覽器)向伺服器發送「ClientHello」消息,包含支持的 SSL/TLS 版本、可用的加密算法列表、隨機數據等信息。
•伺服器響應:

•伺服器回應「ServerHello」消息,選擇 SSL/TLS 版本和加密算法,並發送伺服器證書(包含公鑰)和隨機數據。
•伺服器證書驗證:

•客戶端檢查伺服器證書的有效性(如證書是否由受信任的證書頒發機構簽發)。
密鑰交換:

•客戶端生成一個隨機數(稱為 Pre-Master Secret),使用伺服器的公鑰進行加密,然後發送給伺服器。
•伺服器使用其私鑰解密此隨機數。
•會話密鑰生成:

•客戶端和伺服器利用 Pre-Master Secret 和握手過程中的隨機數生成會話密鑰。
2. 加密通道建立
在握手完成後,客戶端和伺服器都擁有相同的會話密鑰,並將其用於加密和解密後續的數據傳輸。這個階段的數據包都將被加密,確保數據的安全性。

•數據完整性檢查:TLS 使用 MAC(Message Authentication Code)來確保數據在傳輸過程中沒有被篡改。
3. 數據傳輸
一旦建立了安全的通道,客戶端和伺服器之間的數據將通過加密的方式進行傳輸。所有傳輸的數據都會被加密和完整性檢查,防止任何未經授權的訪問或數據篡改。

  1. 關閉連接
    當通信結束時,客戶端和伺服器將發送「GrewtBye」消息,並關閉 SSL/TLS 連接,清除相關的會話密鑰和隨機數據。

SSL/TLS 的特點
1.加密:SSL/TLS 提供強加密,確保數據在傳輸過程中保持機密性。

2.身份驗證:SSL/TLS 使用數字證書來驗證伺服器的身份,確保用戶連接的伺服器是真實的,而不是仿冒者。

3.數據完整性:透過 MAC,SSL/TLS 能夠確保數據在傳輸過程中未被篡改。

4.廣泛應用:SSL/TLS 不僅用於網站安全(HTTPS),還被廣泛應用於電子郵件、虛擬私人網絡(VPN)等其他通信協定中。

SSL/TLS 的發展與版本
•SSL 1.0:未公開發佈,因為存在安全漏洞。
•SSL 2.0:在 1995 年推出,但因多種安全問題於 2011 年被淘汰。
•SSL 3.0:雖然相對安全,但也存在漏洞(如 POODLE 攻擊)。
•TLS 1.0:於 1999 年推出,改進了安全性,取代 SSL 3.0。
•TLS 1.1:於 2006 年推出,進一步加強了安全性,但使用逐漸減少。
•TLS 1.2:於 2008 年推出,目前廣泛使用,支持更多加密算法和安全措施。
•TLS 1.3:於 2018 年推出,進一步簡化了握手過程,增強了安全性,並去除了舊的和不安全的加密算法。
SSL/TLS 在網站安全中的應用
1.HTTPS:

•當網站使用 HTTPS 時,所有的 HTTP 請求和回應都將通過 SSL/TLS 加密,確保用戶的隱私和數據安全。
2.電子商務:

•在線購物時,SSL/TLS 保護支付信息和個人數據的傳輸,增強了用戶對網站的信任。
3.網路銀行:

•網路銀行使用 SSL/TLS 確保用戶的帳號和交易信息安全,防止身份盜竊和金融詐騙。
4.電子郵件:

•使用 SSL/TLS 來保護電子郵件傳輸,確保內容的隱私和完整性。
總結:
SSL/TLS 加密協定是當今互聯網安全的基石,通過建立安全的加密通道來保護數據傳輸。隨著 SSL/TLS 協定的演進,特別是 TLS 1.3 的推出,網絡通信的安全性得到了顯著提升。這些技術廣泛應用於網站、電子商務、網路銀行和其他需要安全通信的領域,保護用戶的隱私和數據安全。


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