什麼是 TLS 握手？為什麼它對網路安全至關重要？
在您每次瀏覽網頁、進行線上交易或傳送敏感訊息時,背後都有一個默默無聞的英雄在保護您的數據安全,那就是「傳輸層安全協議（TLS）」。而 TLS 握手（TLS Handshake）正是這一切安全措施的起點,是客戶端（例如您的瀏覽器）與伺服器（網站主機）之間建立加密連線前的關鍵協商過程。若沒有這個過程,所有數據都將以明文形式在網路上傳輸,極易被竊取或篡改。
TLS 的三大核心功能：加密、身份驗證與資料完整性
TLS 協議主要提供三大核心安全保障,確保通訊過程的私密性與可靠性：
- 加密 (Encryption)：透過協商出的對稱金鑰對傳輸中的數據進行加密,即使數據被第三方攔截,也無法解讀其內容,確保了數據的機密性。
- 身份驗證 (Authentication)：藉由伺服器的數位憑證來驗證其身份的真實性,防止使用者連線到偽冒的惡意網站,有效防範釣魚攻擊。在雙向 TLS 中,客戶端也需要提供憑證以供伺服器驗證。
- 資料完整性 (Integrity)：利用訊息鑑別碼（MAC）確保數據在傳輸過程中未被竄改或損毀。接收方會驗證 MAC,若有些微不符,連線將立即中斷。
簡單來說,TLS 握手的目的,就是在雙方正式溝通前,安全地協商出一套彼此都同意的加密規則與金鑰,並確認對方的身份,為後續的數據傳輸鋪設一條安全無虞的加密通道。
SSL 與 TLS 的演進歷史：從 SSL 到 TLS 1.3
TLS 的前身是「安全通訊端層（Secure Sockets Layer, SSL）」,最初由網景公司（Netscape）於 1990 年代中期開發。然而,隨著安全漏洞的發現,SSL 協議經歷了數次改版,最終由網際網路工程任務組（IETF）接手並將其標準化,更名為 TLS。
- SSL 2.0：因存在嚴重安全缺陷,很快被淘汰。
- SSL 3.0：雖有改進,但後續仍被發現如 POODLE 等嚴重漏洞。
- TLS 1.0 (1999)：作為 SSL 3.0 的升級版發布,但現今已被視為不安全。
- TLS 1.1 (2006)：修正了 1.0 的一些問題,但安全性仍不足。
- TLS 1.2 (2008)：引入更強的加密演算法,成為過去十年間的主流標準。
- TLS 1.3 (2018)：大幅優化效能與安全性,是目前建議使用的最新版本。
目前,所有主流瀏覽器皆已停止支援 TLS 1.0 及 1.1,以確保更安全的網路環境。
HTTPS 與 TLS 密不可分的關係
您在瀏覽器網址列看到的「HTTPS」中的「S」,即代表「Secure」,其安全性正是由 TLS 協議所提供。HTTPS 本質上就是 HTTP 協議加上 TLS/SSL 加密層。當您訪問一個使用 HTTPS 的網站時,您的瀏覽器就會與網站伺服器進行一次 TLS 握手,建立加密通道後,所有 HTTP 請求和回應都會在該通道中加密傳輸。深入了解 AES加密與傳輸層安全(TLS)如何共築網路防線,可以幫助您更全面地認識兩者如何協同工作,保護您的網路活動。
TLS 握手的完整流程拆解（圖解教學）
TLS 握手過程雖然複雜,但可拆解為幾個關鍵步驟。以下以最常見的 TLS 1.2 單向驗證為例,說明其核心流程：
第一步：客戶端問候 (Client Hello) – 提出連線請求
您的瀏覽器（客戶端）向伺服器發送「Client Hello」訊息,內容包含：
1. 支援的 TLS 版本（如 TLS 1.2）。
2. 支援的密碼套件（Cipher Suites）列表,即加密演算法的組合。
3. 一個隨機產生的數字,稱為「客戶端隨機數」。
第二步：伺服器問候 (Server Hello) – 回應與提供證書
伺服器收到請求後,回覆「Server Hello」訊息,內容包含：
1. 從客戶端列表中選定一個 TLS 版本和密碼套件。
2. 另一個隨機產生的數字,稱為「伺服器隨機數」。
3. 伺服器的數位憑證（SSL/TLS Certificate）,內含網站域名、憑證頒發機構（CA）資訊及伺服器的「公鑰」。
第三步：客戶端驗證與金鑰交換 – 驗證伺服器身份
客戶端收到伺服器回應後：
1. 驗證憑證：檢查憑證是否由受信任的 CA 簽發、是否在有效期內、域名是否匹配。
2. 產生預主密鑰：再產生一個隨機數,稱為「預主密鑰（Pre-Master Secret）」。
3. 加密傳送：用伺服器的「公鑰」將「預主密鑰」加密後傳送給伺服器。
第四步：完成交握與建立加密通道
伺服器收到加密的「預主密鑰」後,用自己的「私鑰」解密取得。至此,客戶端和伺服器雙方都擁有了「客戶端隨機數」、「伺服器隨機數」和「預主密鑰」。雙方會使用這三個數值,透過約定的演算法各自生成本次通訊的「會話金鑰（Session Key）」。接著,雙方會互傳「Finished」訊息,內容是將之前所有訊息摘要後用會話金鑰加密的結果,用以驗證握手過程是否成功且未被竄改。
第五步：安全通訊開始 – 數據加密傳輸
握手完成後,雙方將使用對稱的「會話金鑰」對所有應用數據（如 HTTP 請求）進行加密和解密,正式開始安全的通訊。
單向 TLS 與雙向 TLS 有什麼不同？
TLS 握手根據驗證方式的不同,主要分為單向驗證與雙向驗證。
單向 TLS 握手：僅驗證伺服器身份 (最常見)
這是最常見的模式,幾乎所有公開的 HTTPS 網站都使用此方式。在握手過程中,只有客戶端會驗證伺服器的身份,但伺服器不會驗證客戶端的身份。這種方式足以保護一般使用者的瀏覽安全,確保他們連線到的是正確的網站。
雙向 TLS 握手：客戶端與伺服器互相驗證
雙向 TLS（mTLS, Mutual TLS）則更進一步,要求客戶端和伺服器「互相」驗證身份。除了伺服器提供憑證外,客戶端也必須提供自己的客戶端憑證給伺服器進行驗證。只有雙方都驗證通過,連線才能建立。
雙向驗證的應用場景 (如：企業內部系統、金融API)
由於其更高的安全性,雙向 TLS 通常應用於對身份驗證有嚴格要求的場景,例如：
- 企業內部系統：確保只有授權的員工設備才能存取公司內部資源。
- 金融服務 API：銀行或支付閘道會要求呼叫其 API 的合作夥伴（客戶端）提供憑證,以驗證其合法性。
- 物聯網（IoT）：大量 IoT 設備在與雲端伺服器通訊時,需透過 mTLS 確保設備身份的真實性,防止惡意設備接入。
TLS 1.3 如何優化握手過程,提升速度與安全性？
作為最新的標準,TLS 1.3 (RFC 8446) 對握手過程進行了重大改革,旨在提供更快、更安全的體驗。
更快的握手時間：從 2-RTT 縮短至 1-RTT
TLS 1.2 的完整握手需要兩次網路來回時間（Round-Trip Time, RTT）。而 TLS 1.3 透過簡化流程,將首次握手的時間縮短至 1-RTT。對於曾經連線過的網站,甚至可以實現 0-RTT,大幅減少延遲,提升網頁載入速度。
簡化的密碼套件與更強的加密演算法
TLS 1.3 淘汰了許多老舊且存在安全疑慮的加密演算法（如 RSA 金鑰交換、CBC 模式加密、SHA-1 等）,僅保留了 5 個安全性極高的密碼套件。所有支援的演算法都支援「前向保密（Forward Secrecy）」,確保即使伺服器的長期私鑰洩漏,過去的通訊內容也不會被解密。
移除不安全的舊功能,強化前向保密
除了簡化密碼套件,TLS 1.3 還移除了如重新協商（Renegotiation）、壓縮等可能被利用的功能,並預設加密了更多握手階段的訊息（如伺服器憑證）,進一步提升了通訊的隱私性與安全性。
如何檢查網站的 TLS 版本與安全性？
想知道您正在瀏覽的網站使用了哪個版本的 TLS 嗎？您可以透過以下簡單方法進行檢查。
使用瀏覽器開發者工具快速檢查
以 Google Chrome 為例,您可以：
- 在頁面任一處點擊右鍵,選擇「檢查」。
- 切換到「安全性（Security）」分頁。
- 您將能看到網站使用的連線協議版本（如 TLS 1.3）、金鑰交換演算法以及憑證的詳細資訊。
推薦 2 個線上 SSL/TLS 檢測工具
對於網站管理員或開發者,可以使用專業的線上工具進行更全面的檢測：
- Qualys SSL Labs’ SSL Server Test：業界最權威的檢測工具之一,提供非常詳細的伺服器配置分析報告,並給出 A+ 到 F 的安全評級。
- Cloudflare SSL/TLS Recommender：檢查您的網站憑證和伺服器配置是否符合現代安全標準,並提供優化建議。
定期檢查您網站的 TLS 配置至關重要。如果您想深入了解,可以參考這篇關於如何檢查網站的SSL/TLS憑證的詳細指南。
結論：TLS 握手,現代網路安全的隱形守護者
TLS 握手的重要性總結
TLS 握手是現代網路安全的基石。它不僅為我們的線上活動提供了必要的加密保護,防止數據在傳輸過程中被竊聽,更透過嚴謹的身份驗證機制,讓我們能安心地與目標伺服器互動。從單向驗證保障日常瀏覽,到雙向驗證守護高敏感度的金融交易,TLS 握手無時無刻不在扮演著數位世界隱形守護者的角色。
對開發者與一般使用者的最終建議
對於網站開發者與管理員,強烈建議將伺服器升級至支援 TLS 1.3,並停用所有舊版協議（TLS 1.0, 1.1）,同時選用強健的密碼套件。定期使用專業工具檢查配置,確保憑證有效,是維持網站安全的基本功課。
對於一般使用者,請務必確保瀏覽器維持在最新版本,並在輸入任何敏感資訊前,確認網址列顯示「HTTPS」和鎖頭圖示。理解 TLS 握手的基本原理,能幫助我們更有意識地保護自己的數位足跡,享受一個更安全、更值得信賴的網路世界。
