【Linux后端服务器开发】HTTPS协议

目录

一、加密算法

二、中间人攻击

三、CA认证

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一、加密算法

HTTPS协议是什么？HTTPS协议也是一个应用层协议，是在HTTP协议的基础上引入了一个加密层。

HTTP协议内容是按照文本的方式明文传输的，这就导致在传输过程中出现一些被篡改的情况。

什么是加密？加密就是把明文（需要传输的内容）进行一系列变换，生成密文。解密就是加密的逆过程，将密文还原成明文。

在这个加密和解密的过程中，往往需要一个或多个中间的数据，辅助进行这个过程，这样的数据称为密钥。

对称加密

• 采用单密钥的加密方法，同一个密钥可以同时用作信息的加密和解密，这种加密方法称作对称加密，也称单密钥加密
• 特点：算法公开、计算量小、安全性低、加密速度快

非对称加密

• 需要两个密钥来进行加密和解密，这两个密钥是公钥(public key)和私钥(private key)
• 通过公钥对明文加密，变成密文；通过私钥对密文解密，得到明文，公钥和私钥可以反着用
• 特点：算法复杂、安全性较高、加密速度较低

对称加密&&非对称加密

由于对称加密存在密钥易泄漏问题，非对称加密存在加密效率低的问题，我们可以使用非对称加密完成服务器公钥的传递，通过服务器的公钥形成密钥再进行对称加密传输数据。

表面上看对称加密&&非对称加密的组合使用解决了安全性和效率性的问题，但是依然存在被中间人攻击的风险。

二、中间人攻击

中间人攻击 （Man-in-the-MiddleAttack），简称MITM攻击

1. 服务器有非对称密钥的公钥S、私钥S'
2. 中间人有非对称密钥的公钥M、私钥M'
3. 客户端向服务器发送公钥请求，服务器明文传送公钥给客户端
4. 中间人劫持数据报文，提取S并保存好，然后将被劫持报文中的公钥S替换成自己的公钥M，并将伪造报文发送客户端
5. 客户端收到报文，提取公钥M（客户端不知道服务器的公钥S已经被换过了），自己形成对称密钥C，用公钥M加密得到密文X，形成报文发送给服务器
6. 中间人再次劫持后得到密文X，直接用自己的私钥M'进行解密，得到密钥C，再用自己之前保存的服务器公钥S加密C，得到密文Y，再将报文推送给服务器
7. 服务器拿到密文Y，用私钥S'解密，得到通信密钥C
8. 双方开始采用对称密钥C进行对称加密通信，但是一切都在中间人的掌握中，劫持数据、进行切图或者篡改数据......

三、CA认证

服务端在使用HTTPS之前，需要向CA机构申领一份数字证书，数字证书里含有证书申请者信息、公钥信息等。服务器把证书给浏览器，浏览器从证书里获取公钥就行了，证书就如身份证，证明服务端公钥的权威性

CA证书可以理解为一个结构化的字符串，里面包含的信息是：证书发布机构、证书有效期、公钥、证书所有者、签名......

当服务端申请CA证书的时候，CA机构会对服务端进行审核，并专门为该网站形成数字签名，过程如下：

1. CA机构拥有非对称加密的公钥A和私钥A'
2. CA机构对服务端申请的证书明文数据进行hash，形成数据摘要
3. CA机构最后对数据摘要用私钥A'加密，得到数字签名S

服务端申请的证书明文和数字签名S共同组成了数字证书，这样的一份数字证书就可以发送给服务端了

数据摘要&&数据指纹

• 数字指纹（数据摘要），其基本原理是利用单向散列Hash函数对信息进行运算，生成一串固定长度的数字摘要。数字指纹并不是一种加密机制，但可以用来判断数据有没有被篡改。
• 特点：和加密算法的区别是摘要严格意义上不是加密，因为没有解密，只不过从摘要很难反推原信息，通常用来进行数据对比

数字签名

摘要经过加密，就得到数字签名，签名的形成是基于非对称加密算法的

数字签名的本质是为了防篡改，保证服务器公钥的合法性

非对称加密&&对称加密&&证书认证

在客户端和服务器刚建立连接的时候，服务器给客户端返回一个证书，证书包含了之前服务器的公钥，也包含了网站的身份信息

 

客户端获取到这个证书的时候，会对证书进行校验：

• 判定证书的有效期是否过期
• 判定证书的发布机构是否受信任（操作系统中已内置受信任的证书发布机构）
• 验证证书是否被篡改（从系统中拿到该证书发布机构的公钥，对签名解密，得到一个hash值，称为数字摘要，设为hash1，然后计算整个证书明文信息的hash值，设为hash2，对比hash1和hash2是否相等，如果相等则证明证书是没有被篡改过的） 

HTTPS工作过程中涉及到的密钥有三组：

• 第一组（非对称加密）：用于校验证书是否合法
• 第二组（非对称加密）：用于协商生成对称加密的密钥
• 第三组（对称加密）：客户端和服务器的数据通信