HTTPS

2021/3/12 HTTPS

# Heading

参考列表:

# 定义

**HTTPS (安全的 HTTP)**是 HTTP 协议的加密版本。它通常使用 SSL 或者 TLS 来加密客户端和服务器之间所有的通信 。这安全的链接允许客户端与服务器安全地交换敏感的数据,例如网上银行或者在线商城等涉及金钱的操作。

HTTPS (全称:Hyper Text Transfer Protocol over SecureSocket Layer),是以安全为目标的 HTTP 通道,在 HTTP 的基础上通过传输加密和身份认证保证了传输过程的安全性。HTTPS 在 HTTP 的基础下加入 SSL,HTTPS 的安全基础是 SSL,因此加密的详细内容就需要 SSL。 HTTPS 存在不同于 HTTP 的默认端口及一个加密/身份验证层(在 HTTP 与 TCP 之间)。这个系统提供了身份验证与加密通讯方法。它被广泛用于万维网上安全敏感的通讯,例如交易支付等方面。

# HTTP 的缺点

HTTP 虽然使用极为广泛, 但是却存在不小的安全缺陷, 主要是其数据的明文传送消息完整性检测的缺乏, 而这两点恰好是网络支付, 网络交易等新兴应用中安全方面最需要关注的 。

# 改进目标

HTTPS 协议是由 HTTP 加上 TLS/SSL 协议构建的可进行加密传输身份认证的网络协议,主要通过数字证书加密算法非对称密钥等技术完成互联网数据传输加密,实现互联网传输安全保护。设计目标主要有三个。

  1. 数据保密性:保证数据内容在传输的过程中不会被第三方查看。就像快递员传递包裹一样,都进行了封装,别人无法获知里面装了什么。
  2. 数据完整性:及时发现被第三方篡改的传输内容。就像快递员虽然不知道包裹里装了什么东西,但他有可能中途掉包,数据完整性就是指如果被掉包,我们能轻松发现并拒收。
  3. 身份校验安全性:保证数据到达用户期望的目的地。就像我们邮寄包裹时,虽然是一个封装好的未掉包的包裹,但必须确定这个包裹不会送错地方,通过身份校验来确保送对了地方。

# HTTPS 协议的改进

# 双向的身份认证

客户端和服务端在传输数据之前,会通过基于 X.509 证书对双方进行身份认证 。具体过程如下

  1. 客户端发起 SSL 握手消息给服务端要求连接。
  2. 服务端将证书发送给客户端
  3. 客户端检查服务端证书,确认是否由自己信任的证书签发机构签发。 如果不是,将是否继续通讯的决定权交给用户选择 ( 注意,这里将是一个安全缺陷 )。如果检查无误或者用户选择继续,则客户端认可服务端的身份。
  4. 服务端要求客户端发送证书,并检查是否通过验证。失败则关闭连接,认证成功则从客户端证书中获得客户端的公钥,一般为 1024 位或者 2048 位。到此,服务器客户端双方的身份认证结束,双方确保身份都是真实可靠的。

# 数据传输的机密性

客户端和服务端在开始传输数据之前,会协商传输过程需要使用的加密算法。 客户端发送协商请求给服务端, 其中包含自己支持的非对称加密的密钥交换算法 ( 一般是 RSA), 数据签名摘要算法 ( 一般是 SHA 或者 MD5) , 加密传输数据的对称加密算法 ( 一般是 DES),以及加密密钥的长度。 服务端接收到消息之后,选中安全性最高的算法,并将选中的算法发送给客户端,完成协商。客户端生成随机的字符串,通过协商好的非对称加密算法,使用服务端的公钥对该字符串进行加密,发送给服务端。 服务端接收到之后,使用自己的私钥解密得到该字符串。在随后的数据传输当中,使用这个字符串作为密钥进行对称加密 。

# 防止重放攻击

重放攻击,是指攻击者发送一个目的主机已接收过的包,来达到欺骗系统的目的,主要用于身份认证过程,破坏认证的正确性。 SSL 使用序列号来保护通讯方免受报文重放攻击。这个序列号被加密后作为数据包的负载。在整个 SSL 握手中,都有一个唯一的随机数来标记 SSL 握手。 这样防止了攻击者嗅探整个登录过程,获取到加密的登录数据之后,不对数据进行解密, 而直接重传登录数据包的攻击手法。

总结来说,HTTPS 的改进点在于创造性的使用了非对称加密算法,在不安全的网路上,安全的传输了用来进行对称加密的密钥,综合利用了非对称加密的安全性和对称加密的快速性

# HTTPS 与 HTTP 原理区别

HTTPS 主要由两部分组成:HTTP + SSL / TLS,也就是在 HTTP 上又加了一层处理加密信息的模块。服务端和客户端的信息传输都会通过 TLS 进行加密,所以传输的数据都是加密后的数据。

# HTTP原理

  1. 客户端的浏览器首先要通过网络与服务器建立连接,该连接是通过TCP 来完成的,一般 TCP 连接的端口号是80。 建立连接后,客户机发送一个请求给服务器,请求方式的格式为:统一资源标识符(URL)、协议版本号,后边是 MIME 信息包括请求修饰符、客户机信息和许可内容
  2. 服务器接到请求后,给予相应的响应信息,其格式为一个状态行,包括信息的协议版本号、一个成功或错误的代码,后边是 MIME 信息包括服务器信息、实体信息和可能的内容

# HTTPS 原理

  1. 客户端将它所支持的算法列表和一个用作产生密钥的随机数发送给服务器
  2. 服务器从算法列表中选择一种加密算法,并将它和一份包含服务器公用密钥的证书发送给客户端;该证书还包含了用于认证目的的服务器标识,服务器同时还提供了一个用作产生密钥的随机数
  3. 客户端对服务器的证书进行验证(参考数字签名),并抽取服务器的公用密钥;然后,再产生一个称作 pre_master_secret 的随机密码串,并使用服务器的公用密钥对其进行加密(参考非对称加 / 解密),并将加密后的信息发送给服务器
  4. 客户端与服务器端根据 pre_master_secret 以及客户端与服务器的随机数值独立计算出加密和 MAC密钥(参考 DH密钥交换算法)
  5. 客户端将所有握手消息的 MAC 值发送给服务器
  6. 服务器将所有握手消息的 MAC 值发送给客户端