TLS 加密详解

TLS 是保障几乎所有互联网连接安全的基础加密协议。它让你能够提交表单、登录帐户、查看银行详细信息以及在线购物，而不必担心旁人窥探。这包括你的互联网服务提供商（新窗口） (ISP)、热点运营者，以及可能监控公共 WiFi 的黑客。

TLS 在你的设备与服务器之间建立加密连接，从而实现数据的安全传输。它确保：

• 机密性：你的数据会被打乱，因此只有你连接的网站或服务器才能读取。
• 完整性：数据无法在传输途中被篡改而不被发现。
• 身份验证：你确实是在与真实网站（或服务器）通信，而不是冒名者。

为确保你连接的是正确的服务器，服务器会出示一份数字证书，以证明它确实是它所声称的身份。这些证书由证书颁发机构 (CA) 签发——这些受信任的组织会签署证书，将相应域名与公钥绑定。

因此，你信任的不是网站，而是为它担保的 CA。这种信任体现在浏览器的 HTTPS 连接信息中，传统上通过地址栏中的挂锁图标显示；点击该图标即可查看连接和证书的详细信息。

根 CA 已内置于浏览器中。例如，Mozilla 的根存储包含大约 140–160 份根证书。这些根证书进而会验证中间 CA，而中间 CA 用于验证大多数网站。

总的来说，这套系统运行良好，但并非完美无缺。：有成千上万个中间 CA，导致攻击面很大。此外，CA 可能受到政府施压（新窗口），或被犯罪组织入侵，从而签发已泄露的证书。一个典型例子是 DigiNotar（新窗口），一家荷兰 CA 于 2011 年遭攻击者入侵，攻击者签发了数百份恶意证书，据报道拦截了约 300,000 名用户（主要位于伊朗）的 Gmail 流量。

为解决这些问题，现代 TLS 连接会使用证书透明度 (CT)。这并不能阻止 CA 一开始就被入侵或胁迫，但它能让后果更容易被察觉和控制。

每份受公开信任的证书一经签发，都必须记录在公开且防篡改的日志中。例如，自 2018 年以来，Chrome 一直拒绝信任任何未记录在至少两个独立 CT 日志中的证书。

因此，域名所有者可以在数小时内发现针对其网站的欺诈性证书，而不是像 DigiNotar 那样需要数周。一旦被发现，受影响的证书可以迅速撤销——在严重情况下，浏览器可以在下次更新时取消对该 CA 的信任。

TLS 结合了非对称和对称加密。非对称（公钥）加密用于建立连接，并让浏览器和服务器就共享密钥达成一致，而无需通过网络发送该密钥。这被称为TLS 握手。

建立安全连接后，实际数据传输使用对称密钥密码（通常为AES）。所使用的确切加密算法由网络服务器和客户端（例如浏览器）协商确定。大多数浏览器允许您点击或轻点锁形图标，以了解更多关于 HTTPS 连接所用加密算法的安全详情。

传统 TLS 不会隐藏您所连接网站的名称，因为初始握手会将网站名称（SNI）及其他详情泄露给任何监视者。一项由 IETF 于 2026 年 3 月批准的新标准旨在解决这一问题。当它生效时，加密客户端问候（ECH）会加密握手本身，因此您的 ISP 或热点运营商无法再看到您访问哪些网站。但是：

• ECH 仅在多个网站共享同一个 IP 地址（新窗口）时才有效，正如它们在内容分发网络（新窗口）（CDN）后面的情况一样。
• 如果网站拥有自己的专用 IP，目的地仍然可见。
• ECH 依赖您的浏览器使用加密 DNS（DoH）来获取 ECH 配置密钥。如果失败，连接会静默回退到纯文本 SNI。
• ECH 仍在逐步推广中，并已在 Firefox 和 Chrome 中得到支持。然而，目前排名前一百万的网站中只有约 9–10% 支持 ECH，而这些网站几乎都使用 Cloudflare。
• CDN 和 DoH 提供商仍可观察到您网络连接的最终目的地。

TLS 和端到端加密都使用加密来保护您的数据，但二者在谁能解密数据上有所不同：

• TLS 加密您的设备与服务器之间的连接。一旦您的数据到达该服务器，就会在那里被解密。任何运营该服务器的人都能读取它。
• 端到端加密（E2EE）会加密您的设备与另一台设备之间的连接。即使您的数据在传输途中经过服务器，也只有预期的收件人才能解密它。

通过 Gmail 发送的消息在传输过程中会使用 TLS 保护，但当它们到达 Google 的服务器时会被解密，从而使 Google 能够读取它们。使用端到端加密发送的消息，例如 Signal 消息或 Proton Mail 用户之间往来的电子邮件，只有预期的收件人才能读取。

TLS 和 VPN 都能保护传输中的数据，但二者的用途截然不同：

• VPN 会隐藏您访问的网站。 TLS（通常）不会。
• VPN 会隐藏您的DNS 查询（新窗口）。 TLS（不使用 DoH 时）不会。
• VPN 可防止您访问的网站获知您的真实IP 地址（新窗口）。 TLS 不会。
• 值得信赖的 VPN（新窗口）不会保留您浏览历史的任何日志（新窗口）。 TLS 使您的 ISP（以及推而广之，您的政府（新窗口））能够窥探并存储您活动的日志。
• TLS 逐个保护连接，一次只保护一个应用或进程。相比之下，VPN 会将您设备的所有连接都通过 VPN 隧道进行路由（除非您使用拆分隧道（新窗口）），从而使观察者更难通过您在连接 VPN 时的浏览器和应用使用情况推断出行为模式。

TLS 和 VPN 相辅相成，提供多层保护。

TLS 正是您能够在线办理银行业务、购物和登录帐户的原因，而无需担心网络路径上的每个陌生人都在监视您的一举一动。没有它，就不会有 HTTPS，我们如今习以为常的大部分网络体验也将不复存在。

但 TLS 从来就不是为隐藏一切而设计的。它保护的是连接的内容，而非连接这一事实本身。您的 ISP、WiFi 热点运营商或任何其他监视网络的人仍能看到您访问哪些网站，即使他们看不到您在做什么。与端到端加密不同，它无法阻止您所连接的服务访问您的数据。

因此，TLS、端到端加密和 VPN 互为补充：TLS 提供基础安全，端到端加密确保只有预期的收件人才能访问您的数据，而值得信赖的 VPN 则提供高水平的在线隐私。

每当您使用 Proton 应用时，TLS 都是在后台默默运行的协议（Proton VPN 应用除外，它们现在主要使用WireGuard（新窗口））。它是 HTTPS 用来保护您连接的依靠，同时也在您看不到的地方保障流量安全，例如服务器之间的邮件投递。但 TLS 只在数据移动时保护数据。要实现真正私密的内容，还需要更强的保护措施，例如端到端加密和零访问加密。