HTTPS RSA 握手解析
HTTPS RSA 握手解析
学习资源 小林coding 2022.4.1 愚人节快乐！
TLS握手过程
HTTP 明文传输 客户端与服务器通信的信息是肉眼可见 抓包可以截取通信内容
安全风险：
- 窃听风险
- 篡改风险
- 冒充风险
HTTPS在HTTP与TCP层之间加入了TLS协议 来解决上述的风险
TLS协议是如何解决HTTP的风险呢？
- 信息加密
- 校验机制
- 身份证书
在进行HTTP通信前 需要先进行TLS握手
记录是TLS收发数据的基本单位
多个记录可以组合成一个TCP包发送
通常经过四个消息就可以完成TLS握手 也就是需要2个RTT时延
密钥交换算法：性能问题 双方在加密应用信息时使用的是对称加密密钥
而 对称加密密钥是不能被泄露的 为了保证对称加密密钥的安全性 采用非对称加密的方式来保护对称加密密钥的协商
密钥交换算法：RSA
RSA握手过程
传统的TLS握手基本是使用RSA算法来实现密钥交换的
在将TLS证书部署服务端时 证书文件中包含一对公私钥
公钥会在TLS握手阶段传递给客户端 私钥留在服务端 保证私钥不能外泄
RSA算法中 客户端会生成随机密钥 并使用服务端的公钥加密后传给服务端
根据非对称加密算法 公钥加密的信息只能通过私钥解密 服务端加密后 得到共同密钥 加密信息
TLS第一次握手
客户端首先会发送一个Client Hello消息 跟服务器打招呼
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- 客户端使用的TLS版本号
- 随机数
被服务端保留 生成对称加密密钥 - 支持的密码套件列表
TLS第二次握手
服务端收到客户端的Client Hello消息后 确认TLS版本号是否支持
从密码套件列表中选择一个密码套件 以及生成随机数
返回Server Hello消息
- 服务器确定的TLS版本号
- 随机数
- 从客户端选择的合适的密码套件
密码套件格式：密钥交换算法 签名算法 对称加密算法 摘要算法
- WITH前 约定密钥交换算法 证书验证算法 RSA
- 握手之后的通信算法 AES 对称算法 密钥长度128 分组模式 GCM
- 摘要算法 SHA256 消息认证和产生随机数
服务端证明身份 发送 Server Certificate给客户端
- 内含数字证书
服务端发送 Server Hello Done 目的告诉客户端 打招呼完毕
TLS第三次握手
客户端验证完证书之后 认为可信则继续向下走
客户端生成新的随机数 用服务器的RSA公钥加密该随机数
通过 Change Cipher Key Exchange消息传给服务端
服务器收到后 用RSA私钥解密 得到随机数
至此有三个随机数 分别是
- Client Random
- Server Random
- pre-master
双方根据三个随机数 生成会话密钥 对称密钥 ->用于对后续的HTTP/响应的数据加解密
生成会话密钥之后 客户端发送 Change Cipher Spec 告诉服务端开始使用加密方式发送信息
之后服务端发送 Encrypted Hankshake Message(Finished)消息 把之前所有发送的数据做个摘要
再用会话密钥加密 服务器验证 验证是否篡改
Change Cipher spec之前传输的TLS握手数据 都是明文 之后都是堆成密钥加密的密文
TLS第四次握手
同样操作 发送
-
Change Cipher Spec
-
Encrypted Hankshake Message(Finished)
如果双方加解密没有问题 握手正式完成
客户端验证证书
客户端拿到了服务端的数字证书 如何校验证书是真实有效的呢
数字证书和CA机构
数字证书包含：
- 公钥
- 持有者信息
- 证书认证机构(CA)的信息
- CA对这份文件的数字签名以及使用的算法
- 证书有效期
- 其他额外的信息
数字证书的作用： 认证公钥持有者身份 防止第三方冒充
证书是用来告诉客户端 该服务器是否是合法的 只有证书合法 才代表服务端身份是可信的
服务端的证书都是由CA 证书认证机构 签名 -> 避免中间人在获取证书时对证书内容的篡改
数字证书签发和验证流程
CA签发证书：
- CA把持有者的公钥 用途 颁发者 有效时间等信息打包 对其进行HASH运算
- CA使用自己私钥将HASH加密 生成签名
- 将签名加到证书上 形成数字证书
客户端校验服务端数字证书流程：
- 客户端使用同样的HASH算法 获取该证书HASH值
- 浏览器 操作系统 集成了CA的公钥信息 浏览器收到证书后 使用CA的公钥解密签名内容 得到HASH
- 比较 相同则为信赖证书
证书链
证书验证过程种 存在证书信任链的问题
CA申请证书 一般不是根证书签发 是由中间证书签发
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最开始客户端只信任根证书 GlobalSign Root CA 证书的，然后 “GlobalSign Root CA” 证书信任 “GlobalSign Organization Validation CA - SHA256 - G2” 证书，而 “GlobalSign Organization Validation CA - SHA256 - G2” 证书又信任 baidu.com 证书，于是客户端也信任 baidu.com 证书。
证书链： 保证根证书的绝对安全性 将根证书隔离的越严格越好
RSA算法缺陷
不支持前向保密
客户端传递随机数给服务器使用公钥加密
服务端收到私钥解密
如果服务器私钥泄露 所有TLS通讯密文都会被破解