TLS保证安全性的最大难题在于如何传递后续对称加密时，所使用的密钥，那么目前所使用的DH或者DHCE协议呢，都存在被快速运算的计算机所破解的一个可能性。那么，接下来将介绍量子通讯协议。当然这里的量子通讯与我们在物理学中所了解到的那个量子力学一点关系都没有，只是借用了其中一些理念而已。
我们首先来看一下量子通讯的理论基础。
TLS密码学回顾
- 通讯双方在身份验证的基础上，协商出一次性的、随机的密钥（我们上文中所介绍过的session id和session ticket还有0RTT都违反了一次性这个原则，所以呢我们也需要用时间来做限制，往往几个小时，或者几天之内必选要过期等等）（什么叫随机呢？我们使用DH系列协议的时候呢，生成的这个私钥必须基于硬件的或者说相对可靠的这样的一个随机算法，来生成随机的这样的一个私钥。那么后续才能够保证我们这个密钥是可靠的）
- PKI公钥基础设施（身份验证）
- TLS中间件生成一次性的、随机的密钥参数
- DH系列协议基于非对称加密技术协商出密钥（协商）
- 使用分组对称加密算法，基于有限长度的密钥将任意长度的明文加密传输
- 密钥位数
- 分组工作模式（AES, GCM)
香农曾经在信息论中证明过：
- 证明one-time-pad(OTP)的绝对安全性
- 密钥是随机生成的
- 密钥的长度大于等于明文长度
- 相同的密钥只能使用一次（重放攻击，session id, session ticket等）
- 如何传递密钥？
量子通讯可以解决这个问题：
量子通讯有一个概念叫量子密钥分发quantum key distribution，简称QKD
借用了量子力学中的一个概念：任何对量子系统的测量都会对系统产生干扰
这个概念是怎样完成的呢？QKD：如果有第三方试图窃听密码，则通信的双方便会察觉（回顾一下中学中学过的光的波粒二象性，我们知道光有粒子的特性，它还有波的特性。波是有方向，比如说我们看下面这张图，黄色的是垂直的方向，通过一个光栅，会导致垂直方向的波可以通过光栅的，但是横着走的光波是没有办法通过光栅，也就是说，不同方向的光波通过光栅时，通过率是不同的。）
（那么接下来要说的量子通讯就基于这样的一个原理。它的原理是，当双方进行通讯时，如果有第三方接收到我们的信息再进行转发的时候，通信的双方都可以察觉到。它们怎么察觉到呢？是基于概率来进行的。比如双方的通讯的时候，我们传递密钥的时候，它的正确率，信息正确率是75%。那么每增加一个中间第三方的环节就是75%*75%，数据的正确率大幅的下降了，通过这样的一种，我们就像量子系统一样，任何对其进行测量，或者说我们叫做窃听密码，通讯的双方都可以察觉到。）
小结
量子通讯是基于光波来传递密钥的，那么它是借用了量子力学中的系统不可测的这样的一个原理，所以叫做量子通讯。那么，接下来我们将介绍BB84协议，它会跟我们演示如何根据通过量子通讯来传递密钥，而且我们也可以通过概率发现是否有第三方窃听数据。
基于通过光栅时，不同方向的光波的通过率是不同的，那么我们将基于这一原理，来演示BB84协议是如何使量子通讯成为现实的。
BB84协议
由Charles Bennett与Giles Brassard在1984年发表
2017年中国发射的墨子号量子通讯卫星，所使用的量子通讯协议，只是一个BB84协议的升级版。所以我们理解最先出现的BB84协议，对我们理解当下正在快速发展中的量子通讯是非常有意义的。
图中呢，我们画出了两种不同的光栅，这两种光栅呢，一种是垂直的，一种是倾斜45°的。这两种光栅把它称为基或者叫basis，那么这种光栅下只能通过两种不同方向的光波。那么我们把向上的这种光波理解为二进制中的1，水平的是0，还有一种是45°的光栅，在这种光栅下呢，我们把斜向上的我们称为0，斜向下的我们称为1。那么现在有个问题，如果是一个横向的垂直的光波，通过这样一个X状的，斜着45°的状的这样的一个光栅时，究竟会能不能通过呢？可以通过。它有一些会被反射为这样的0，有一些会被反射为1，就是完全是随机的。
我们来看一个具体的例子。比如Alice现在想给Bob来传递我们后续对称加密所要使用的这样的密钥，那么它要传递的一个数字信息呢是10110011001110，那么它首先自己会有一个光栅，也就是我们所谓的basis。它的basis究竟是采用斜的还是垂直的Bob是不知道的。而Alice使用当中它也是随机产生的。那么每一个1或者0它都会采用不同的光栅，发射出去的光波是这样的，有的是垂直的有的是斜的，根据它的0和1信息，而Bob检测的时候呢，它也要使用一个光栅，那么他也在随机的选用一个叉或者是一个垂直的加号作为光栅，这个时候呢根据我们刚刚所介绍的光波的一个原理，它能够获得到的信息是这样的。那么这个信息和实际Alice要发射的信息，如果信息量足够大的话，它的正确率是多少呢？正确率是75%。或者我们这样去看，它的错误率是25%。为什么是25%呢？首先，Bob的光栅和Alice的光栅完全一致的概率是50%，那么在完全一致的情况下，它们的数据肯定是完全是正确的，那么还有一种我不一致的时候也不一定是完全错误的，因为我不一致的时候其实是有一半的几率正确，一半的几率错误，虽然我是不一致的光栅的方向。所以我们的错误率是25%，那么我们的正确率自然就是75%，如果中间有一个人，开始做中间人，监听了以后，再反射到Bob的话呢。其实中间人这块它的正确率是75%，那么Bob这一块呢就是75%*75%，大概是55%。因为我们的BB84协议呢最后是需要Bob把他所检测到的这个10010011000100这段信息发送给Alice，Alice根据它的一个错误率或者说正确率来判定中间有没有中间人在监听。如果没有中间人在监听呢，那么他还会重新一个叫密钥纠错的这样的一个阶段呢，告诉Bob，你用的那些光栅的方向是对的，那么你只取这些光栅方向是对的这样的一个数据，作为我们后续的通讯的密钥，这样就可以了。可能上述的流程有一些抽象，我们可以看一个实际的例子：
Alice's bit 01101001
Alice's basis ++x+xxx+
Alice's polariztion ↑→↖↑↖↗↗→
Bob's basis +xxx+x++
Bob's measurement ↑↗↖↗→↗→→
Public discussion
Shared Secret key 0-1--0-1
Alice 要给Bob传递 01101001 这段信息。Alice的basis光栅是随机的，但是Alice非常清楚，每传递的一个数据所对应的光栅到底是什么方向，她自己是很清楚的，所以这时候Alice所传出来的光波的方向是已经确定下来了，那么Bob在接收这些光波的时候呢，他所采用的这样的一个光栅呢，有时候是与Alice一致的有时候是不一致的。Bob他所检测到的这个光波的方向是换算成01肯定是有一定的错误率的。Bob就会把他换算出来的数据，以及他所使用的方向，都发给Alice。那么Alice根据这个错误率或者说正确的概率，判定没有中间人，那么Alice就可以告诉Bob，哪些光栅的方向与我的方向是完全一致的，这样的相应对应的数据就可以拿来做我们后续加密时所使用的对称加密的这样的一个密钥。那么这样的话我们就把QKD中的密钥分发中密钥纠错和隐私增强也介绍了。
TLS/SSL协议小结
我们首先使用到了对称加密所使用到的一些技术，尤其我们重点介绍了AES算法，以及GCM分组工作模式，那么接下来我们介绍了非对称加密算法的两种应用。首先是在PKI证书体系，其次是在DH或者DHCE密钥交换协议中得到了大量广泛的使用。我们也介绍了TLS1.3协议，那么在未来TLS1.3协议将会得到大量广泛的使用，我们必须清楚TLS1.3协议究竟做了哪些改进，和优化。
TLS协议的安全性受限于当下最快的计算机的运行速度，所以呢，我们也介绍了理论上绝对安全的量子通讯方式来传递密钥。
那么之后我们将介绍TLS层次下的传输层协议（TLS属于表示层协议），我们将重点介绍TCP协议的设计原则和众多特性。