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概述
首先回顾一下简化的 TLS 1.2 四次握手 过程：
- ClientHello: 客户端向服务端发送它支持的协议版本号、一个客户端随机数（
Client Random）和支持的加密套件列表。 - ServerHello & Certificate: 服务端确认加密方法，然后向客户端发送一个服务端随机数（
Server Random）和它的数字证书。 - ClientKeyExchange & ChangeCipherSpec: 客户端验证数字证书的有效性。如果有效，它会再生成一个随机数（
Pre-master Secret），并用证书中的公钥加密后发送给服务端。同时，客户端会发送一个ChangeCipherSpec消息，通知服务端后续报文将采用加密传输。 - Server ChangeCipherSpec: 服务端用自己的私钥解密得到
Pre-master Secret。然后，服务端也发送ChangeCipherSpec消息，确认后续通信将加密。
握手完成后，客户端和服务器双方都拥有了三个随机数。它们会使用这三个随机数，通过协商好的密钥派生算法，生成一个用于对称加密的会话密钥（Session Key）。后续的所有应用数据都将使用这个会话密钥进行加密和解密。
本文主要探讨这三个随机数的作用。
三个随机数
在 TLS 握手过程中，关键的三个随机数分别是：
- 客户端随机数 (Client Random): 存在于
ClientHello消息中。 - 服务端随机数 (Server Random): 存在于
ServerHello消息中。 - 预主密钥 (Pre-master Secret): 存在于
ClientKeyExchange消息中，由客户端生成，并用服务器公钥加密。
随机数的作用
1. 生成会话密钥
这三个随机数是生成会话密钥的决定性材料。任何一个随机数的不同，都会导致最终生成的会话密钥完全不同。
- 客户端和服务器使用
Pre-master Secret、Client Random和Server Random，通过一个密钥派生函数（PRF）计算出Master Secret。 - 随后，双方再从
Master Secret推导出用于加密的Session Key和用于验证数据完整性的MAC Key。
由于只有客户端和服务器知道全部三个随机数，因此只有它们能计算出正确的会话密钥，保证了通信的机密性。
2. 保证数据完整性
通信过程中，发送方会使用 MAC Key 对 HTTP 报文进行运算，生成一个消息认证码（MAC），并附加在报文后面。接收方收到后，会用相同的 MAC Key 进行校验。如果计算出的 MAC 与接收到的 MAC 一致，就证明报文在传输过程中没有被篡改。
MAC (Message Authentication Code)，即报文摘要，用于验证报文的完整性和真实性。
3. 防止重放攻击
Client Random 和 Server Random 的存在保证了每次会话都是独一-的。
即使一个攻击者截获并破解了之前的会话密钥，他也无法用它来冒充客户端或服务器，因为新的会话会使用新的随机数，从而生成一个全新的会话密钥。这确保了每次建立的连接都是安全的，旧的通信数据无法被用于新的连接。
为什么需要三个随机数？
SSL/TLS 协议的设计哲学是不完全信任任何一方。它不相信任何单一的主机能够产生真正完全随机的随机数。
- 一个随机数: 如果只用
Pre-master Secret，一旦这个随机数被预测或破解（例如，客户端的随机数生成器有漏洞），整个会话密钥就会被破解。 - 两个随机数: 增加了破解难度，但如果一方的随机数生成器存在规律性，仍然有风险。
- 三个随机数: 通过组合来自客户端、服务端和客户端再次生成的三个随机源，极大地增加了最终密钥的随机性和不可预测性。即使其中一两个随机数源存在缺陷（不够随机），三个伪随机数的组合也会无限接近于真正的随机，从而确保了
Master Secret的安全性。
简单来说，每增加一个独立的随机源，破解的难度就会指数级增加，从而为整个通信过程提供了坚实的安全基础。
参考
贡献者
jiechen