浅谈HTTPS

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苹果公司要求，从2017年1月起，所有新上线或更新的应用，都应该支持ATS安全标准。什么是ATS？ATS(App Transport Security)是为了提高App与服务器之间安全传输数据一个特性，这个特性从iOS 9和Mac OS X 10.11开始使用，它默认需要满足以下几个条件:

1、服务器必须启用HTTPS，且TLS版本至少是1.2版本

2、连接加密只允许几种先进的加密算法 证书必须使用SHA256或者更好的哈希算法进行签名，要么是2048位或者更长的RSA密钥，要么就是256位或更长的ECC密钥。

 

除了苹果公司，Google和Mozilla都在加速推进HTTPS。今天我们就来聊聊为什么要推进HTTPS。

 

一、HTTPS的诞生和定义

 

我们知道HTTP是明文传输的，可能面临劫持、篡改、监听和窃取的安全风险，为了解决这个问题HTTPS出现了。这里给出维基百科对于HTTPS的定义：

 

超文本传输安全协议（英语：Hypertext Transfer Protocol Secure，缩写：HTTPS，常称为HTTP over TLS，HTTP over SSL或HTTP Secure）是一种网络安全传输协议。在计算机网络上，HTTPS经由超文本传输协议进行通信，但利用SSL/TLS来加密数据包。HTTPS开发的主要目的，是提供对网络服务器的身份认证，保护交换数据的隐私与完整性。这个协议由网景公司（Netscape）在1994年首次提出，随后扩展到互联网上。

 

二、HTTPS的加密技术

 

HTTPS和HTTP最大的区别之一，是（依赖于SSL/TLS）提供了信息加密、身份验证和完整性校验的功能，可以解决HTTP存在的安全问题。而以上功能的实现离不开加密技术。

 

我们知道，加密算法根据加密和解密的密钥是否相同，分为两种：对称加密和非对称加密。

 

对称密钥加密（英语：Symmetric-key algorithm）又称为对称加密、私钥加密、共享密钥加密，是密码学中的一类加密算法。这类算法在加密和解密时使用相同的密钥，或是使用两个可以简单地相互推算的密钥（定义来源于维基百科）。常用的对称加密算法有：

DES（Data Encryption Standard）：数据加密标准，速度较快，适用于加密大量数据的场合。

3DES（Triple DES）：是基于DES，对一块数据用三个不同的密钥进行三次加密，强度更高。

AES（Advanced Encryption Standard）：高级加密标准，是下一代的加密算法标准，速度快，安全级别高。

 

公开密钥加密（英语：public-key cryptography，又译为公开密钥加密），也称为非对称加密（asymmetric cryptography），一种密码学算法类型，在这种密码学方法中，需要一对密钥，一个是私人密钥，另一个则是公开密钥。这两个密钥是数学相关，用某用户密钥加密后所得的信息，只能用该用户的解密密钥才能解密。如果知道了其中一个，并不能计算出另外一个。因此如果公开了一对密钥中的一个，并不会危害到另外一个的秘密性质。称公开的密钥为公钥；不公开的密钥为私钥（定义来源于维基百科）。常用的非对称加密算法有：

RSA：由 RSA 公司发明，是一个支持变长密钥的公共密钥算法，需要加密的文件块的长度也是可变的。

DSA（Digital Signature Algorithm）：数字签名算法，是一种标准的 DSS（数字签名标准）。

ECC（Elliptic Curves Cryptography）：椭圆曲线密码编码学。

 

对称加密算法和非对称加密算法各有优缺点。对称加密强度很高，只要使用的密钥足够长，破解几乎不可能。优点是速度快，通常在消息发送方需要加密大量数据时使用。缺点是在数据传送前，发送方和接收方必须商定好密钥，然后双方都能保存好密钥，一旦一方的密钥泄漏，加密信息就不安全了。非对称加密算法能解决密钥安全性问题，优点是安全性更高，缺点是速度较慢。

 

因此HTTPS采用对称加密和非对称加密两者并用的混合加密机制，在交换密钥环节使用非对称加密方式，之后的建立通信交换报文阶段则使用对称加密方式。

 

非对称加密算法存在一个问题，无法证明密钥本身是否就是真实的密钥，因此实际上挡不住中间人攻击。中间人攻击（Man-in-the-middle attack，缩写：MITM）是指攻击者与通讯的两端分别创建独立的联系，并交换其所收到的数据，使通讯的两端认为他们正在通过一个私密的连接与对方直接对话，但事实上整个会话都被攻击者完全控制（定义来源于维基百科）。

 

为解决上述问题，采用HTTPS的服务器必须从CA （Certificate Authority）申请一个用于证明服务器用途类型的证书。该证书只有用于对应的服务器的时候，客户端才信任此主机。服务器在建立安全连接时带上CA的签名。CA通过线上、线下等多种手段验证申请者提供信息的真实性，如组织是否存在、企业是否合法，是否拥有域名的所有权等。CA的安全性是由操作系统或者浏览器来认证的。操作系统或者浏览器会在安装的时候带上一个他们认为安全的CA证书列表，只有建立安全连接的一方带有这些CA的签名，操作系统和浏览器才会认为这个链接是安全的，否则就有可能遭到中间人攻击。