臭名昭著的 “运营商劫持”,下载一个天天动听软件
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。
思考下, 为啥运营商要进行劫持?为了钱呗,不止运营商可以劫持,其他的黑客也可以用类似的手段进行劫持,来窃取用户隐私信息, 或者篡改内容。试想一下, 如果黑客在用户登陆支付宝的时候获取到用户账户余额, 甚至获取到用户的支付密码…
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。
对称加密其实就是通过同一个 “密钥”,把明文加密成密文, 并且也能把密文解密成明文。
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。
比如:把原始文本通过hash算法进行运算生成一串固定长度的字符串,此字符串具有很强的唯一性,因此得到的数据摘要/数据指纹也是唯一的。一旦把原始文本修改一点点,最终得到的数据摘要/数据指纹就会不同。
<1> 登录QQ账号
比如:你现在通过腾讯客户端注册了QQ账号,那么你的密码要经过一定的摘要算法形成数据摘要保存在数据库中,而不会保存密码明文本身。当你再次登录时,输入账号密码后会将你的密码通过一定的摘要算法形成数据摘要与数据库中的特定字段进行对比,查看否相等
<2> 百度网盘秒传功能
百度网盘有一个秒传的功能,一个百度网盘的服务器一天会被上传很多文件它并不是所有人的文件都直接上传的。比如:当我想要上传某部电影时,先在本地对我的文件进行摘要,后把摘要上传到云盘上,然后把此摘要与所有文件摘要对比,若没有对比成功,就把这个文件按部就班的上传上来并把此摘要插入到摘要列表中;若对比成功,就不上传文件了,而是根据此摘要找到对应文件,直接在我的空间里建立链接文件(软链接、硬链接),指向(关联)对应的文件即可。即整个系统中相同的文件只能存在一份,由于我并没有上传文件,而是关联到别人的文件,此功能给用户表现出来就是秒传。
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,密文响应用私钥传送,那他也能用该公钥解密服务器传来的信息了。
服务端拥有公钥S与对应的私钥S’,客户端拥有公钥C与对应的私钥C’
客户和服务端交换公钥
客户端给服务端发信息:先用S对数据加密,再发送,只能由服务器解密,因为只有服务器有私钥S’
服务端给客户端发信息:先用C对数据加密,在发送,只能由客户端解密,因为只有客户端有私钥C’
这样貌似也行啊,但是:
由于对称加密的效率比非对称加密高很多, 因此只是在开始阶段协商密钥的时候使用非对称加密, 后续的传输仍然使用对称加密。
虽然上面已经比较接近答案了,但是依旧有安全问题
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钥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
上面的攻击方案,同样适用于方案2,方案3
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!即Client无法验证公钥的合法性
CA认证
证书颁发机构(CA, Certificate Authority)即颁发数字证书的机构。是负责发放和管理数字证书的权威机构,并作为电子商务交易中受信任的第三方,承担公钥体系中公钥的合法性检验的责任。
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:
需要注意的是:申请证书的时候,需要在特定平台生成查,会同时生成一对密钥对,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密钥)
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
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:
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,这样一份数字证书就可以颁发给服务端了
中间人有没有可能篡改该证书?
中间人整个掉包证书?
为什么签名不直接加密,而是要先hash形成摘要?
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)。
查看浏览器的受信任证书发布机构
Chrome浏览器,选择设置,在隐私和安全->管理设备证书
如何成为中间人 - 了解
HTTPS完整工作流程
HTTPS 工作过程中涉及到的密钥有三组。
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。