HTTPS网络协议,可能是我们日常上网用的最多的协议了,同时有比较安全,至于它为什么安全,是怎么做到的,就是这篇文章要介绍的.

众所周知,HTTP协议是明文的,所有的内容都是很容易就被第三方拿到,并恶意修改,典型的情况就是网络运营商ß在网页中插入广告;而HTTPS是在HTTP的基础上,对内容进行加密,让内容看起来都是没有意义的乱码.

概念

SSL 证书

SSL证书一般是第三方的证书机构(CA)颁发给网站的,通常它包含一下内容:

  • 证书颁发对象的域名
  • 颁发对象的人、组织或者设备
  • 哪家CA机构颁发的
  • CA的数字签名,这个就是在认证阶段会用到
  • 关联的子域名
  • 证书的有效期
  • 公钥

对于自签名证书,一般浏览器和客户端是不认的,会提示证书错误,或者直接终止连接.

对称加密和非对称加密

  • 对称加密指的是,加密和解密用的是同一个密钥,现在主流的AES
  • 非对称加密则加密和解密用的是不同的密钥,一个是公钥,谁都可以拿到,一个是私钥只能自己知道,公钥加密的数据,只能私钥解密,反之亦然,主流的是RSA

这两种加密方式各有优缺点,对称加密速度快,但是密钥交换是个问题,需要通过非对称加密方式来传输; 非对称加码安全,但是速度较慢,不适合加密大量数据.所以下面说的TLS握手阶段,是结合两种加密方式的.

过程

加密过程是在网络传输层中进行的,这也是TLS(Transport Layer Security)的由来,在TCP连接建立后,开始建立TLS连接.

  1. 客户端向服务端发送“Hello”消息,其中包括了客户端支持的TLS版本、支持哪些加密套件,同时生成一段随机的字符串“Client Random”
  2. 服务端收到客户端发送的消息后,回复一个“Hello”消息,其中包含了选定的TLS版本,选定的加密套件,同时生成一个随机字符串“Server Random”,最重要的是,将服务器的SSL证书也发送过来.
  3. 客户端根据系统中的安装的证书,来验证服务器证书是否有效,如果证书无效,则连接中止,证书有效则继续下一步
  4. 客户端根据证书中的公钥,将服务端的随机字符串解密出来,并用公钥生成一个“Premaster Secret”,发送给服务端,服务端用自己的私钥解密
  5. 客户端和服务端,各自基于”Client Random“、”Server Random“和”Premaster Secret“生成Session key,用于后续的数据加密
  6. 客户端发送“完成”消息给服务端
  7. 服务端发送“完成”给客户端
  8. 握手完成,后续的通信,双方用相同的Session key进行对称加密

不足及解决办法

不足之处

虽然使用了HTTPS之后,可以做到安全的通信,但并不绝对,比如中间人攻击(Man-in-the-Middle),中间人在中间,让通信的两端察觉不到其存在,以为在直接通信;
还有一种就是抓包,通过在客户端安装根证书,从而可以绕过CA检查.

解决办法

解决办法一般通过双向认证和Http公钥锁定的方式.

默认情况下,只认证服务端的证书,那么当客户端和服务端都去验证对方的证书,则可以避免中间人攻击.

还有一种方式就是公钥锁定,在首次通信中,服务端指定一些公钥的哈希值,并在随后的通信中要求服务器必须使用其中一个或多个来做认证.

引用

https://www.precisely.com/blog/data-security/aes-vs-rsa-encryption-differences
https://www.cloudflare.com/learning/ssl/what-happens-in-a-tls-handshake/
https://en.wikipedia.org/wiki/HTTP_Public_Key_Pinning