PKI及SSL协议分析

实验目的

了解和掌握证书服务的安装，理解证书的发放过程，掌握在WEB服务器上配置SSL，使用HTTPS协议访问网站以验证结果，最后对HTTPS协议进行分析。

预备知识

PKI

PKI是Public Key Infrastructure的缩写，是指用公钥概念和技术来实施和提供安全服务的具有普适性的安全基础设施。PKI是由硬件、软件、策略和人构成的系统，当完善实施后，能够为敏感通信和交易提供一套信息安全保障，包括保密性、完整性、真实性和不可否认。

PKI的基本组成

完整的PKI系统必须具有权威认证机构(CA)、数字证书库、密钥备份及恢复系统、证书作废系统、应用接口（API）等基本构成部分，构建PKI也将围绕着这五大系统来着手构建。

认证机构(CA)

证书机构CA是PKI的信任基础，它管理公钥的整个生命周期，其作用包括：发放证书、规定证书的有效期和通过发布证书废除列表(CRL)确保必要时可以废除证书。

数字证书库

用于存储已签发的数字证书及公钥，用户可由此获得所需的其它用户的证书及公钥

密钥备份及恢复系统

如果用户丢失了用于解密数据的密钥,则数据将无法被解密,这将造成合法数据丢失。为避免这种情况,PK提供备份与恢复密钥的机制。但须注意,密钥的备份与恢复必须由可信的机构来完成。并且密钥备份与恢复只能针对解密密钥,签名私钥为确保其性而不能够作备份。

证书作废系统

证书作废处理系统是PK的一个必备的组件。与日常生活中的各种身份证件一样,证书有效期以内也可能需要作废,原因可能是密钥介质丢失或用户身份变更等为实现这一点,PK必须提供作废证书的一系列机制。

应用接口（API）

PK的价值在于使用户能够方便地使用加密、数字签名等安全服务,因此一个完整的PK必须提供良好的应用接口系统,使得各种各样的应用能够以安全、一致、可信的方式与PK交互,确保安全网络环境的完整性和易用性

工作原理；

证书签发，发布，下载：

数字证书，是互联网通讯中标志通讯各方身份信息的一系列数据，提供了一种在Internet上验证身份的方式，其作用类似于司机的驾驶执照或日常生活中的身份证。它是由一个由权威机构-----CA机构，又称为证书授权（Certificate Authority）中心发行的，人们可以在网上用它来识别对方的身份。

HTTPS

HTTPS（Hypertext Transfer Protocol over Secure Socket Layer），是以安全为目标的HTTP通道，简单讲是HTTP的安全版。即HTTP下加入SSL层，HTTPS的安全基础是SSL(安全套接层协议)，因此加密的详细内容就需要SSL。

HTTPS协议 = HTTP协议 + SSL/TLS协议

工作原理：

一个HTTPS请求实际上包含了两次HTTP传输，可以细分为8步。
1.客户端向服务器发起HTTPS请求，连接到服务器的443端口

2.服务器端有一个密钥对，即公钥和私钥，是用来进行非对称加密使用的，服务器端保存着私钥，不能将其泄露，公钥可以发送给任何人。

3.服务器将自己的公钥发送给客户端。

4.客户端收到服务器端的证书之后，会对证书进行检查，验证其合法性，如果发现发现证书有问题，那么HTTPS传输就无法继续。严格的说，这里应该是验证服务器发送的数字证书的合法。如果公钥合格，那么客户端会生成一个随机值，这个随机值就是用于进行对称加密的密钥，我们将该密钥称之为client key，即客户端密钥，这样在概念上和服务器端的密钥容易进行区分。然后用服务器的公钥对客户端密钥进行非对称加密，这样客户端密钥就变成密文了，至此，HTTPS中的第一次HTTP请求结束。

5.客户端会发起HTTPS中的第二个HTTP请求，将加密之后的客户端密钥发送给服务器。

6.服务器接收到客户端发来的密文之后，会用自己的私钥对其进行非对称解密，解密之后的明文就是客户端密钥，然后用客户端密钥对数据进行对称加密，这样数据就变成了密文。

7.然后服务器将加密后的密文发送给客户端。

8.客户端收到服务器发送来的密文，用客户端密钥对其进行对称解密，得到服务器发送的数据。这样HTTPS中的第二个HTTP请求结束，整个HTTPS传输完成。

参考：https://www.jianshu.com/p/14cd2c9d2cd2