传输层安全性协议 (Transport Layer Security, TLS)，其前身为安全套接层 (Secure Sockets Layer, SSL)，是保障互联网通信安全和数据隐私的基石。它在不可靠的传输层协议（如 TCP）之上，构建了一个加密的、可认证的通信通道，为上层的应用层协议（如 HTTP，从而形成 HTTPS）提供安全保障。TLS 的所有安全特性，都源于一次被称为TLS 握手 (TLS Handshake) 的、在数据传输开始前进行的复杂协商过程。

TLS 握手的核心目标

一次成功的 TLS 握手，旨在达成以下三个核心安全目标：

1. 加密 (Encryption): 协商出一个双方共享的对称密钥 (symmetric key)，用于加密后续传输的应用数据，保证通信的机密性。
2. 认证 (Authentication): 客户端验证服务器的数字证书 (digital certificate)，以确认服务器的真实身份，防止中间人攻击。
3. 完整性 (Integrity): 协商出的密钥也用于生成消息认证码 (Message Authentication Code, MAC)，以检测数据在传输过程中是否被篡改。

TLS 1.2 握手流程详解

经典的 TLS 1.2 握手过程，是在 TCP 三次握手成功建立连接后进行的，通常需要两次完整的网络往返 (2-RTT)。

阶段一：协议协商 (ClientHello & ServerHello)

• 客户端首先发送一个 ClientHello 消息，其中包含了它支持的 TLS 最高版本号、一个客户端生成的随机数，以及一个它支持的加密套件 (cipher suites) 列表。
• 服务器接收后，如果支持客户端的协议，则返回一个 ServerHello 消息，从中选定一个双方都支持的加密套件，并附上一个服务器生成的随机数。如果不支持，则中止连接。

阶段二：证书验证与信任链

• 服务器会发送其数字证书给客户端。此证书由一个受信任的证书颁发机构 (Certificate Authority, CA) 签发，其中包含了服务器的域名、公钥等信息。
• 客户端接收到证书后，会进行验证。

阶段三：密钥交换与会话建立

• 非对称加密的应用: 客户端验证证书成功后，就确认了服务器的身份及其公钥的真实性。但由于非对称加密（公钥/私钥）的计算开销巨大，不适合用于加密所有通信内容。
• 共享密钥的生成: 为了平衡安全与性能，TLS 采用非对称加密来安全地协商出一个对称加密所需的共享会话密钥。
  1. 客户端生成一个随机的“预主密钥 (pre-master secret)”。
  2. 客户端使用从服务器证书中获取的公钥，对这个预主密钥进行加密，并通过 ClientKeyExchange 消息发送给服务器。
  3. 服务器使用自己的私钥解密，获取到这个预主密钥。
  4. 此时，客户端和服务器都拥有了相同的三个随机数（客户端随机数、服务器随机数、预主密钥），它们会使用一个相同的伪随机函数，将这三个数混合计算，最终生成一个完全相同的会话密钥 (session key)。
• 验证: 双方分别发送一个用刚刚生成的会话密钥加密的 Finished 消息，对方如果能成功解密，则证明整个握手过程成功。

阶段四：安全通信

握手成功后，双方就使用这个高效的、对称的会话密钥，来加密和解密所有后续的应用层数据（如 HTTP 请求和响应）。

TLS 1.3 的演进与优化

TLS 1.3 是对 1.2 的一次重大升级，其核心目标是提升性能和增强安全性。