HTTPS ECDHE 握手全解析

在 HTTPS 的安全体系中,握手阶段是决定通信是否安全、高效的关键 —— 而如今主流的ECDHE 握手,凭借 "前向保密" 和高性能的优势,几乎成了所有现代网站的标配。

一、先搞懂:什么是 ECDHE 握手?

ECDHE 的全称是 "椭圆曲线 Diffie-Hellman 临时密钥交换",它是基于椭圆曲线密码学(ECC) + 临时密钥的握手方式,核心特点是:

• 每次握手都会生成临时的公私钥对,用完即弃;
• 支持前向保密:即使服务器长期私钥泄露,历史通信也不会被破解。

二、HTTPS ECDHE 握手全过程(以 TLS 1.2 为例)

我们把握手拆成 6 个关键步骤,清晰还原客户端(比如浏览器)和服务器的每一步操作:

步骤 1:客户端发起请求 → Client Hello

客户端向服务器发送 "握手初始包",包含:

• 支持的 TLS 版本(如 TLS 1.2);
• 支持的加密套件列表(需包含 ECDHE,比如 TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384);
• Client Random:客户端生成的随机数 1(后续用于生成会话密钥);
• 支持的椭圆曲线列表(如 secp256r1)和椭圆曲线点格式。

步骤 2:服务器响应 → Server Hello + 证书 + Server Key Exchange

服务器收到请求后,依次返回 3 个关键内容:

1. Server Hello:
   • 选定的 TLS 版本、加密套件(从客户端列表中选 ECDHE 相关的);
   • Server Random:服务器生成的随机数 2;
   • 选定的椭圆曲线(如 secp256r1)和点格式。
2. 服务器证书:
   • 包含服务器的长期公钥(用于后续身份验证),以及 CA 的签名(保证证书合法性)。
3. Server Key Exchange(ECDHE 的核心步骤):
   • 服务器生成临时私钥 d_server(仅本次握手使用,用完丢弃);
   • 基于选定的椭圆曲线基点 G,计算临时公钥 Q_server = d_server ×ばつ G(椭圆曲线点乘);
   • 用服务器的长期私钥,对 "椭圆曲线参数 + Q_server + Client Random + Server Random" 做签名(防止临时公钥被篡改);
   • 将 "Q_server + 签名" 一起发给客户端。

步骤 3:服务器结束响应 → Server Hello Done

服务器发送 "Server Hello Done",告知客户端:"我的响应内容发完了,请你继续操作"。

步骤 4:客户端处理 → Client Key Exchange + 签名验证

客户端收到服务器的响应后,做两件事:

1. 验证签名:
   • 用服务器证书里的长期公钥,验证 Server Key Exchange 中的签名,确认 Q_server 确实是服务器生成的(防止中间人伪造)。
2. 生成客户端临时密钥:
   • 生成临时私钥 d_client(本次握手专用);
   • 计算临时公钥 Q_client = d_client ×ばつ G;
   • 将 Q_client 发送给服务器(即 Client Key Exchange 包)。

步骤 5:双方生成共享密钥

这一步是 ECDHE 的 "密钥协商核心":

• 客户端计算:共享密钥 = d_client ×ばつ Q_server(椭圆曲线点乘);
• 服务器计算:共享密钥 = d_server ×ばつ Q_client;

由于椭圆曲线点乘满足交换律(d_client ×ばつ (d_serve×ばつG) = d_server ×ばつ (d_clien×ばつG)),双方会得到完全相同的共享密钥。

之后,双方再用 "Client Random + Server Random + 共享密钥",生成最终的会话密钥(用于后续通信的对称加密,比如 AES)。

步骤 6:验证握手完整性 → Finished

为了确保握手过程没被篡改,双方会做最后的验证:

• 客户端将 "所有握手信息的哈希值" 用会话密钥加密,发给服务器(Finished 包);
• 服务器解密后,对比自己计算的哈希值,验证一致则握手有效;
• 服务器同样将 "握手信息哈希值" 加密后发给客户端,客户端验证通过后,握手完成。

三、ECDHE 握手 vs RSA 握手:核心差异对比

我们从 5 个关键维度,对比两者的区别:

四、HTTPS ECDHE 握手的 Xmind 大纲图

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五、总结

ECDHE 握手凭借 "前向保密" 和 "高性能",成了现代 HTTPS 的主流选择 —— 它既解决了 RSA 握手的安全隐患,又能在保证安全的前提下提升通信效率。