SSL/TLS 加密傳輸是什麼?

SSL/TLS(Transport Layer Security,傳輸層安全協議)是保護網絡通訊的加密協議,令用戶端與伺服器之間的數據在傳輸過程中不會被竊聽或竄改。本頁講解 SSL 與 TLS 的關係、握手流程、版本演進,以及在 HTTPS、VPN、設備管理介面等場景的實際應用。

SSL/TLS 的定義:為傳輸中的數據加密

TLS(Transport Layer Security)是一種加密協議,目的是為電腦網絡上的通訊提供保密性(Confidentiality)、完整性(Integrity)與身份驗證(Authenticity)。TLS 廣泛應用於電郵、即時通訊、VoIP 語音通話,而應用於保護 HTTPS 網頁瀏覽是其中最為人熟悉的用途。TLS 運作於傳輸層之上,由記錄協議(Record Protocol)與握手協議(Handshake Protocol)兩部分組成。

TLS 的前身是 SSL(Secure Sockets Layer),由 Netscape Communications 於 1990 年代開發,用於為 Netscape Navigator 瀏覽器加入 HTTPS 功能。TLS 建立在已被棄用的 SSL 規範之上,由 IETF 於 1999 年首次制定為標準協議,現時最新版本為 2018 年發布的 TLS 1.3。業界至今仍習慣沿用「SSL 憑證」一詞,但實際運作的絕大多數已是 TLS 協議。想了解網絡整體佈線與加密規劃,可參考我們的弱電工程與網絡佈線指南

SSL 與 TLS 版本演進

由 1990 年代至今,SSL/TLS 協議經歷多次改版,主要目的是修補已發現的安全漏洞、強化加密強度。以下是主要版本的發布與現況:

版本發布年份現況
SSL 2.01995已於 2011 年棄用
SSL 3.01996已於 2015 年棄用
TLS 1.01999已於 2021 年棄用
TLS 1.12006已於 2021 年棄用
TLS 1.22008仍廣泛使用
TLS 1.32018現行最新版本,建議優先採用

選購或設定設備的網頁管理介面、VPN 閘道時,應確認廠商韌體支援 TLS 1.2 或以上版本,並停用已棄用的 SSL 2.0/3.0 與 TLS 1.0/1.1,以符合現時的安全基準。

TLS 握手流程:如何建立一條安全連線

用戶端(例如瀏覽器)與伺服器建立 TLS 連線前,必須先完成「握手」(Handshake)程序,協商加密參數並驗證身份:

  1. 協商加密套件——用戶端向伺服器提出一份支援的加密演算法與雜湊函數清單,伺服器從中選出雙方都支援的組合。
  2. 伺服器出示憑證——伺服器提供數位憑證,內含伺服器名稱、簽發的憑證機構(CA),以及伺服器的公開加密密鑰。
  3. 用戶端核實憑證——用戶端確認憑證是否由受信任的憑證機構簽發、是否仍在有效期內、是否與所連接的網域相符。
  4. 產生工作階段密鑰——雙方透過非對稱加密或 Diffie-Hellman 密鑰交換,產生一組獨一無二的工作階段密鑰(Session Key)。
  5. 切換至對稱加密傳輸——握手完成後,後續數據改用對稱加密方式傳輸,直至連線結束;任何一步失敗,握手即告失敗,連線不會建立。

TLS 提供的三大安全屬性

① 保密性(Confidentiality)

透過對稱加密演算法加密傳輸的數據,密鑰由雙方在連線開始時協商產生,只有通訊雙方可以還原內容,外部無法竊聽明文。

② 完整性(Integrity)

每則傳輸訊息均附有訊息驗證碼(MAC),一旦數據在傳輸途中被竄改,接收端即可偵測到,防止未經授權的修改。

③ 身份驗證(Authenticity)

透過公開密鑰加密技術驗證通訊方身份,伺服器身份驗證為必要程序,用戶端身份驗證則視應用需要而定(例如企業 VPN 常要求雙向驗證)。

常見應用場景

TLS 是網絡安全的基礎建設之一,應用範圍遠超網頁瀏覽:

權威資料依據

本文核對資料:RFC 8446RFC 5246

常見問題

SSL 與 TLS 有什麼分別?
SSL(Secure Sockets Layer)是 Netscape 於 1990 年代開發的原始加密協議,最終版本為 1996 年發布的 SSL 3.0。TLS(Transport Layer Security)是 SSL 3.0 的後繼者,由 IETF 於 1999 年制定為國際標準,此後不斷演進至現時的 TLS 1.3(2018 年)。所有 SSL 版本與早期 TLS 版本(TLS 1.0、1.1)均已被業界宣布棄用,現時業界所講的「SSL 憑證」其實絕大多數是指 TLS 協議,只是沿用了舊稱。
TLS 的握手流程大致是怎樣?
用戶端連線到支援 TLS 的伺服器後,雙方先協商雙方都支援的加密演算法與雜湊函數;伺服器再出示數位憑證證明身份,用戶端核實憑證有效後,雙方透過非對稱加密或 Diffie-Hellman 密鑰交換產生一組獨一無二的工作階段密鑰。此後所有數據改用對稱加密方式傳輸,直至連線結束。如任何一步失敗,握手即告失敗,連線不會建立。
TLS 1.3 比 TLS 1.2 有什麼主要改進?
TLS 1.3 於 2018 年發布,取消了缺乏前向保密(Forward Secrecy)的舊式密鑰交換方式,只允許提供前向保密的演算法,即使伺服器私鑰日後外洩,過往已完成的工作階段亦無法被回溯解密。TLS 1.3 亦精簡了握手流程,減少往返次數,令連線建立更快。
為什麼瀏覽器網址列會顯示「不安全」?
當網站只使用 HTTP 而未啟用 TLS 加密,或使用的憑證已過期、與網域不符、由不受信任的憑證機構簽發,瀏覽器便會在網址列標示「不安全」,提醒使用者所輸入的資料(例如登入密碼)有可能被中間人截取或竄改。啟用有效的 TLS 憑證並確保伺服器設定正確,是移除此警告的正確做法。
SSL/TLS 只是保護網頁瀏覽(HTTPS)嗎?
不止。TLS 是一種通用的傳輸層加密協議,廣泛應用於電郵、即時通訊、VoIP 語音通話等場景;HTTPS(即 HTTP over TLS)只是其中最為人熟悉的應用之一。企業 VPN、遠端設備管理介面(例如監控主機、NVR 的網頁管理後台)同樣依賴 TLS 加密來保護登入憑證與數據傳輸。

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