SSL/TLS协议

SSL/TLS简介

SSL（安全套接层）最初在1994年创建，作为http的扩展，后来逐步发展为独立协议，并更新了三个版本（v1.0、v2.0、v3.0），后来在v3.0基础上标准化了该协议，并命名为TLS（传输层安全协议v1.0）。因此，TLS可以理解为SSL协议的升级版。
安全协议 - 图1
SSL/TLS协议提供的服务主要有：

身份认证：认证用户和服务器，确保数据发送到正确的客户机和服务器
机密性：加密数据以防止数据中途被窃取
报文完整性：维护数据的完整性，确保数据在传输过程中不被改变

HHTP和HTTPS

HTTP主要有以下不足：
使用明文通信，内容可能会被窃听和随意篡改
不验证通信双方身份，有可能遭遇伪装
无法证明报文的完整性，内容可能遭到篡改

为了解决这些不足，HTTPS 多了以下特性：

TLS/SSL内容加密
数字证书(CA)验明身份，防范中间人攻击
MD5、SHA-1等散列值方法防止信息篡改

注意： HTTPS 相对于 HTTP 性能上差点，因为多了 SSL/TLS 的几次握手和加密解密的运算处理，但是加密解密的运算处理已经可以通过特有的硬件来加速处理。

下面是二者的主要区别：

HTTP 是超文本传输协议，信息是明文传输，存在安全风险的问题。HTTPS 则解决 HTTP 不安全的缺陷，在 TCP 和 HTTP 网络层之间加入了 SSL/TLS 安全协议，使得报文能够加密传输。
HTTP 连接建立相对简单， TCP 三次握手之后便可进行 HTTP 的报文传输。而 HTTPS 在 TCP 三次握手之后，还需进行 SSL/TLS 的握手过程，才可进入加密报文传输。
HTTP 的端口号是 80，HTTPS 的端口号是 443。
HTTPS 协议需要向 CA（证书权威机构）申请数字证书，来保证服务器的身份是可信的。

SSL握手流程
SL/TLS 协议基本流程：
客户端向服务器索要并验证服务器的公钥
双方协商生产会话秘钥
双方采用会话秘钥进行加密通信

前两步是 SSL/TLS 的建立过程，即 TLS 握手阶段。SSL/TLS 的握手阶段涉及四次通信，如下图：

SSL/TLS 协议建立的详细流程：

ClientHello

首先，由客户端向服务器发起加密通信请求，也就是 ClientHello 请求。在这一步，客户端主要向服务器发送以下信息：

客户端支持的 SSL/TLS 协议版本，如 TLS 1.2 版本。
客户端生产的随机数，后面用于生成会话秘钥条件之一。
客户端支持的密码套件列表，如 RSA 加密算法。

SeverHello
服务器收到客户端请求后，向客户端发出响应，即 SeverHello。服务器回应的内容有如下内容：
确认 SSL/ TLS 协议版本，若浏览器不支持该版本则关闭加密通信。
服务器生产的随机数，也是后面用于生产会话秘钥条件之一。
确认的密码套件列表，如 RSA 加密算法。
服务器的数字证书。

客户端回应
客户端收到服务器的回应之后，首先通过浏览器或者操作系统中的 CA 公钥，确认服务器的数字证书的真实性。如果证书没有问题，客户端会从数字证书中取出服务器的公钥，然后使用它加密报文，向服务器发送如下信息：
一个随机数，该随机数会被服务器公钥加密。
加密通信算法改变通知，表示随后的信息都将用会话秘钥加密通信。
客户端握手结束通知，表示客户端的握手阶段已经结束，同时把之前所有内容的发生的数据做个摘要，用来供服务端校验。

注意：上面的随机数是整个握手阶段的第三个随机数，会发给服务端，所以这个随机数客户端和服务端都是一样的。服务器和客户端有了这三个随机数，就按照用双方协商的加密算法各自生成本次通信的会话秘钥。

服务器的最后回应

服务器收到客户端的第三个随机数后，通过协商的加密算法，服务器计算出本次通信的会话秘钥。然后，向客户端发送最后的信息：

加密通信算法改变通知，表示随后的信息都将用会话秘钥加密通信。
服务器握手结束通知，表示服务器的握手阶段已经结束，同时把之前所有内容的发生的数据做个摘要，用来供客户端校验。

至此，整个 SSL/TLS 的握手阶段全部结束。接下来，客户端与服务器进入加密通信，就完全是使用普通的 HTTP 协议，只不过用会话秘钥加密内容。

IPsec协议

IPsec简介

IPsec（Internet Protocol Security），是一个协议包，通过对IP协议的分组进行加密和认证来保护IP协议的网络传输协议族（一些相互关联的协议的集合）。IPsec是一整套协议包而不只是一个单独的协议， IPsec协议把多种安全技术集合到一起，从而建立起一个安全、可靠的网络层隧道。在IPsec安全体系结构中包括了3个最基本的协议：

AH（Authentication Header）：协议为IP包提供信息源验证和完整性保证
ESP（Encapsulating Security Payload）：协议提供加密保证
密钥管理协议（IKE）：提供双方交流时的共享安全信息
AH协议
Authentication Header，即验证头部协议，AH协议提供无连接的完整性、数据源认证和抗重放保护服务（不提供保密性服务）。AH协议使用消息认证码（采用MAC算法）对IP数据进行认证。MAC算法与hash算法类似，实际上是hash算法的演进版本，它可以检测出对IP报文的任何修改，通过这个来保证IP包的完整性和可靠性，通信双方必须采用相同的MAC算法和密钥（保证统一）。下面是AH报文头：

AH协议有两种工作模式：传出模式和隧道模式。
传出模式：

隧道模式：

ESP协议
ESP提供数据保密、无连接完整性、抗重播服务以及数据包/数据流加密服务。ESP使用消息认证码（MAC）提供认证服务，ESP大都采用对称密码体制加密数据，这是因为公钥密码系统的运算量要比对称密钥系统大得多（更好的保证保密性）。下面是ESP报文格式：

AH合ESP的对比：

IKE协议
参考：[https://cshihong.github.io/2019/04/03/IPSec-VPN%E4%B9%8BIKE%E5%8D%8F%E8%AE%AE%E8%AF%A6%E8%A7%A3/