HTTPS 是什么?
HTTPS 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 协议内容都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
加密就是把 明文 (要传输的信息)进行⼀系列变换,生成 密文 。
解密就是把 密文 再进行⼀系列变换,还原成 明文 。
在这个加密和解密的过程中,往往需要⼀个或者多个中间的数据,辅助进行这个过程,这样的数据称为 密钥。
举例:只有发出方和接收方最后能得到原始数据,中间流通的都是密文
臭名昭著的 “运营商劫持”
下载⼀个 天天动听,未被劫持的效果,点击下载按钮,就会弹出天天动听的下载链接。
已被劫持的效果, 点击下载按钮, 就会弹出 QQ 浏览器的下载链接
由于我们通过网络传输的任何的数据包都会经过运营商的网络设备(路由器、交换机等),那么运营商的网络设备就可以解析出你传输的数据内容,并进行篡改。
点击"下载按钮",其实就是在给服务器发送了一个HTTP请求,获取到的HTTP响应其实就包含了该APP的下载链接。运营商劫持之后,就发现这个请求是要下载天天动听,那么就自动的把交给用户的响应给篡改成"QQ浏览器"的下载地址了。
所以:因为http
的内容是明文传输的,明文数据会经过路由器、wifi热点、通信服务运营商、代理服务器等多个物理节点,如果信息在传输过程中被劫持,传输的内容就完全暴露了。劫持者还可以篡改传输的信息且不被双方察觉,这就是中间人攻击,所以我们才需要对信息进行加密。
在互联网上, 明文传输是比较危险的事情!!!
HTTPS 就是在 HTTP 的基础上进行了加密, 进⼀步的来保证用户的信息安全~
非对称加密要用到两个密钥,一个叫做"公钥",一个叫做"私钥"。
公钥和私钥是配对的,最大的缺点就是运算速度非常慢,比对称加密要慢很多。
既然要保证数据安全,就需要进行"加密"。
网络传输中不再直接传输明文了,而是加密之后的"密文"。
加密的方式有很多,但是整体可以分成两大类:对称加密和非对称加密
如果通信双方都各自持有同一个密钥X,且没有别人知道,这两方的通信安全当然是可以被保证的(除非密钥被破解)
引入对称加密之后,即使数据被截获,由于黑客不知道密钥是啥,因此就无法进行解密,也就不知道请求的真实内容是啥了。
但事情没这么简单。服务器同一时刻其实是给很多客户端提供服务的。这么多客户端,每个人用的秘钥都必须是不同的(如果是相同那密钥就太容易扩散了,黑客就也能拿到了)。因此服务器就需要维护每个客户端和每个密钥之间的关联关系,这也是个很麻烦的事情~
比较理想的做法,就是能在客户端和服务器建立连接的时候,双方协商确定这次的密钥是啥。
但是我们在正常网络通信时,一般难以直接双方协定固定密钥,所以我们需要将密钥也通过网络传输过去,但是如果直接把密钥明文传输,那么黑客也就能获得密钥了。此时后续的加密操作就形同虚设了。因此密钥的传输也必须加密传输!
但是要想对密钥进行对称加密,就仍然需要先协商确定一个"密钥的密钥"。这就成了"先有鸡还是先有蛋"的问题了,此时密钥的传输再用对称加密就行不通了。
鉴于非对称加密的机制,如果服务器先把公钥以明文方式传输给浏览器,之后浏览器向服务器传数据前都先用这个公钥加密好再传,从客户端到服务器信道似乎是安全的(有安全问题),因为只有服务器有相应的私钥能解开公钥加密的数据。
但是服务器到浏览器的这条路怎么保障安全?
如果服务器用它的私钥加密数据传给浏览器,那么浏览器用公钥可以解密它,而这个公钥是一开始通过明文传输给浏览器的,若这个公钥被中间人劫持到了,那他也能用该公钥解密服务器传来的信息。
这样貌似也行啊,但是效率太低依旧有安全问题
方案2,方案3,方案4都存在一个问题,如果最开始,中间人就已经开始攻击了呢?
Man-in-the-MiddleAttack,简称“MITM攻击”
确实,在方案2/3/4中,客户端获取到公钥S之后,对客户端形成的对称秘钥X用服务端给客户端的公舒S进行加密,中间人即使窃取到了数据,此时中间人确实无法解出客户端形成的密钥X,因为只有服务器有私钥S’
但是中间人的攻击,如果在最开始握手协商的时候就进行了,那就不一定了,假设hacker已经成功成为中间人
问题本质出在哪里了呢?客户端无法确定收到的含有公钥的数据报文,就是目标服务器发送过来的!
服务端在使用HTTPS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。服务器把证书传输给浏览器,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
这个证书可以理解成是一个结构化的字符串,里面包含了以下信息:证书发布机构、证书有效期、公钥、证书所有者、签名…
需要注意的是:申请证书的时候,需要在特定平台生成查,会同时生成一对儿密钥对儿,即公钥和私钥。这对密钥对儿就是用来在网络通信中进行明文加密以及数字签名的。
其中公钥会随着CSR文件,一起发给CA进行权威认证,私钥服务端自己保留,用来后续进行通信(其实主要就是用来交换对称秘钥)
形成CSR之后,后续就是向CA进行申请认证,不过一般认证过程很繁琐,网络各种提供证书申请的服务商,一般真的需要,直接找平台解决就行
签名的形成是基于非对称加密算法的,注意,目前暂时和https没有关系,不要和https中的公钥私钥搞混了
因为我们使用CA的私钥进行形成数据签名,所以,只有CA能形成可信任的证书!
CA会在所有的浏览器中内置自己的公钥,对CA曾经的数据签名进行解密。中间人没有任何办法进行任何局部的替换,无论是明文还是签名。
当服务端申请CA证书的时候,CA机构会对该服务端进行审核,并专门为该网站形成数字签名,过程如下:
在客户端和服务器刚一建立连接的时候,服务器给客户端返回一个证书,证书包含了之前服务端的公钥,也包含了网站的身份信息。
客户端进行认证
当客户端获取到这个证书之后,会对证书进行校验(防止证书是伪造的).
中间人有没有可能篡改该证书?
中间人整个掉包证书?
常见问题
为什么摘要内容在网络传输的时候一定要加密形成签名?
常见的摘要算法有: MD5和SHA系列
以MD5为例,我们不需要研究具体的计算签名的过程,只需要了解MD5的特点:
正因为MD5有这样的特性,我们可以认为如果两个字符串的MD5值相同,则认为这两个字符串相同。理解判定证书篡改的过程(这个过程就好比判定这个身份证是不是伪造的身份证)
假设我们的证书只是一个简单的字符串 hello,对这个字符串计算hash值(比如md5),结果为BC4B2A76B9719D91
如果hello中有任意的字符被篡改了,比如变成了hella,那么计算的md5值就会变化很大BDBD6F9CF51F2FD8
然后我们可以把这个字符串 hello和哈希值BC4B2A76B9719D91从服务器返回给客户端,此时客户端如何验证hello是否是被篡改过?
那么就只要计算hello 的哈希值,看看是不是BC4B2A76B9719D91即可。
但是还有个问题,如果黑客把 hello篡改了,同时也把哈希值重新计算下,客户端就分辨不出来了呀。
所以被传输的哈希值不能传输明文,需要传输密文。
所以,对证书明文(这里就是“hello”)hash形成散列摘要,然后CA使用自己的私钥加密形成签名,将hello和加密的签名合起来形成CA证书,颁发给服务端,当客户端请求的时候,就发送给客户端,中间人截获了,因为没有CA私钥,就无法更改或者整体掉包,就能安全的证明,证书的合法性。
最后,客户端通过操作系统里已经存的了的证书发布机构的公钥进行解密,还原出原始的哈希值,再进行校验.
为什么签名不直接加密,而是要先hash形成摘要?、
缩小签名密文的长度,加快数字签名的验证签名的运算速度
其实一切的关键都是围绕这个对称加密的密钥。其他的机制都是辅助这个密钥工作的。
第二组非对称加密的密钥是为了让客户端把这个对称密钥传给服务器。
第一组非对称加密的密钥是为了让客户端拿到第二组非对称加密的公钥.
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