HTTPS知识点总结 - Water2Wine

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HTTPS知识点总结

HTTP的局限性及应对措施

1.窃听风险：通信使用明文(不加密)，内容可能会被窃听

为了防止内容被窃听，可以从对通信加密和对内容加密两方面入手。
通信的加密：可以通过和SSL或TLS的组合使用，加密HTTP的通信内容。即简历安全通信线路后通信
内容的加密：对报文主体内容进行加密，要求客户端和服务端同时具备加密和解密机制。

2.冒充风险：不验证通信方的身份，因此有可能遭遇伪装（中间人攻击）

服务器可能遭遇伪装；客户端可能遭遇伪装；无法判定访问权限；无法判定请求对象；无法阻止海量请求的攻击。
通过证书来确定身份：伪造证书从技术角度来说是很困难的一件事，因此可通过证书来确定。证书由值得信任的第三方机构颁发，用以证明服务器和客户端是实际存在的。

3.篡改风险：无法验证明文的完整性，所以有可能已遭篡改(中间人攻击)

通过MD5和SHA-1等散列值校验的方法，以及用来确认文件的数字签名方法(下文详解)

HTTPS=HTTP+加密+认证+完整性保护

SSL是一个介于HTTP协议与TCP之间的一个可选层，为数据通讯提供安全支持。SSL协议可分为两层：

SSL记录协议（SSL Record Protocol）：它建立在可靠的传输协议（如TCP）之上，为高层协议提供数据封装、压缩、加密等基本功能的支持。
SSL握手协议（SSL Handshake Protocol）：它建立在SSL记录协议之上，用于在实际的数据传输开始前，通讯双方进行身份认证、协商加密算法、交换加密密钥等。

SSL记录协议

1.SSL加密功能

共享秘钥加密：加密和解密同用一个秘钥的方式成为共享秘钥加密，也被称为对称秘钥加密。
公开密钥加密：使用一对非对称的秘钥。一把叫做私有秘钥，一把叫做公开秘钥。使用公开秘钥加密方式，发送密文的一方使用对方的公开秘钥进行加密处理，对方收到被加密的信息后，再使用自己的私有秘钥进行解密。利用这种方式，不需要发送用来解密的私有秘钥，也不必担心秘钥被攻击者窃听而盗走。
两种加密方式的局限性：公开秘钥方式不够安全，但处理速度较快；而共享秘钥方式足够安全，单处理速度较慢。
HTTPS采用混合加密机制：在正常的通信过程中，由于数据量很大，我们当然希望使用共享秘钥方式；但共享秘钥方式的加密解密数字相同，容易被窃取。因此，我们可以在通信建立的时候用公开秘钥方式对共享密钥进行加密，而在正式通信过程中使用该共享秘钥，也就实现了两者优点的结合。这就是混合加密机制。

2.SSL身份认证功能

公开秘钥加密方式还是存在一些问题的。那就是无法证明公开秘钥本身就是货真价实的公开秘钥。
为了解决这个问题，可以使用由数字证书认证机构和其相关机关颁发的公开秘钥证书。
数字签名：如何避免有人假装服务器端给客户端发送数据呢？正常的通信过程是使用公开秘钥加密，使用私有秘钥解密。而数字签名是一种逆向过程。使用私有秘钥加密文件并发送给客户端，客户端可以通过公开秘钥进行解密。如果可以使用公开秘钥解密，那么说明加密使用的是私有秘钥，而私有秘钥只有服务器端才有，也就证明了身份的正确性。

SSL握手协议

SSL握手协议的大概过程就是客户端通过公开秘钥方式获得共享秘钥，随后在通信过程中使用该共享秘钥进行加密解密。可以大概分为4次握手。

第一次握手：

客户端发出加密通信请求(ClientHello)

在这一步，客户端主要向服务器提供以下信息。

（1） 浏览器支持的SSL/TLS协议版本，比如TLS 1.0版。

（2） 一个浏览器客户端生成的随机数，稍后用于生成对称加密算法的"对话密钥"。

（3） 浏览器支持的各种加密方法，对称的，非对称的，HASH算法。比如RSA非对称加密算法，DES对称加密算法，SHA-1 hash算法。

（4） 浏览器支持的压缩方法。

第二次握手(ServerHello)

服务器收到客户端请求后，向客户端发出回应，这叫做SeverHello。服务器的回应包含以下内容。

（1） 确认使用的加密通信协议版本，比如TLS 1.0版本。如果浏览器与服务器支持的版本不一致，服务器关闭加密通信。

（2） 一个服务器生成的随机数，稍后用于生成对称加密算法的"对话密钥"。

（3） 确认使用的各种加密方法，比如确认算法使用：RSA非对称加密算法，DES对称加密算法，SHA-1 hash算法

（4） 服务器证书(注：该证书中包含公共秘钥)。

除了上面这些信息，如果服务器需要确认客户端的身份，就会再包含一项请求，要求客户端提供"客户端证书"。比如，金融机构往往只允许认证客户连入自己的网络，就会向正式客户提供USB密钥，里面就包含了一张客户端证书。

第三次握手(客户端回应)

客户端收到服务器回应以后，首先验证服务器证书。如果证书不是可信机构颁布、或者证书中的域名与实际域名不一致、或者证书已经过期，就会向访问者显示一个警告，由其选择是否还要继续通信。

如果证书没有问题，客户端就会从证书中取出服务器的非对称加密算法的公钥。然后，向服务器发送下面三项信息。

（1） 一个随机数。该随机数用服务器发来的公钥进行的使用非对称加密算法加密，防止被窃听。

（2） 编码改变通知，表示随后的信息都将用双方商定的加密方法和密钥发送(比如确认使用：RSA非对称，DES对称，SHA-1 hash算法)。

（3） 客户端握手结束通知，表示客户端的握手阶段已经结束。这一项同时也是前面发送的所有内容的hash值，用来供服务器校验。

上面第一项的随机数，是整个握手阶段出现的第三个随机数，又称"pre-master key"。有了它以后，客户端和服务器就同时有了三个随机数，接着双方就用事先商定的对称加密算法，各自生成本次会话所用的同一把"会话密钥"。也就是说浏览器和服务器各自使用同一个对称加密算法，对三个相同的随机数进行加密，获得了，用来加密网页内容的对称加密算法的秘钥。(注意：前两个随机数都是明文的，但是服务端获得的"pre-master key"是密文的，所以服务器需要使用非对称加密算法的私钥，来先解密获得"pre-master key"的明文，在来生成对称加密算法的秘钥。）

第四次握手(服务器的最后回应)

服务器收到客户端的第三个随机数pre-master key之后，计算生成本次会话所用的对称加密算法的"会话密钥"。然后，向客户端最后发送下面信息。

（1）编码改变通知，表示随后的信息都将用双方商定的对称加密算法和密钥进行加密。

（2）服务器握手结束通知，表示服务器的握手阶段已经结束。这一项同时也是前面发送的所有内容的hash值，用来供客户端校验。

至此，整个握手阶段全部结束。接下来，客户端与服务器进入加密通信，就完全是使用普通的HTTP协议，只不过用"会话密钥"加密内容。

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