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發(fā)表日期:2017-04 文章編輯:小燈 瀏覽次數(shù):2517
什么是HTTPS
HTTPS(全稱:Hypertext Transfer Protocol over Secure Socket Layer),是以安全為目標(biāo)的HTTP通道,簡(jiǎn)單講是HTTP的安全版。即HTTP下加入SSL層,HTTPS的安全基礎(chǔ)是SSL,因此加密的詳細(xì)內(nèi)容就需要SSL。
HTTPS的作用
內(nèi)容加密,建立一個(gè)信息安全通道,來保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?/p>
身份認(rèn)證,確認(rèn)網(wǎng)站的真實(shí)性。
數(shù)據(jù)完整性,防止內(nèi)容被第三方冒充或者篡改。
HTTPS和HTTP的區(qū)別
HTTPS協(xié)議需要到CA申請(qǐng)證書。
HTTP是超文本傳輸協(xié)議,信息是明文傳輸;HTTPS則是具有安全性的SSL加密傳輸協(xié)議。
HTTP和HTTPS使用的是完全不同的連接方式。
HTTP默認(rèn)使用80端口,HTTPS默認(rèn)使用443端口。
HTTP的連接很簡(jiǎn)單,是無狀態(tài)的。HTTPS協(xié)議是由SSL+HTTP協(xié)議構(gòu)建的可進(jìn)行加密傳輸、身份認(rèn)證的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,比HTTP協(xié)議安全。
下面就是HTTPS的整個(gè)架構(gòu),現(xiàn)在的HTTPS基本都使用TLS了,因?yàn)楦影踩?,所以下圖中的SSL應(yīng)該換為SSL/TLS。
HTTPS層次結(jié)構(gòu)
HTTPS層次結(jié)構(gòu)
對(duì)稱加密
對(duì)稱加密(也叫私鑰加密)指加密和解密使用相同密鑰的加密算法。有時(shí)又叫傳統(tǒng)密碼算法,就是加密密鑰能夠從解密密鑰中推算出來,同時(shí)解密密鑰也可以從加密密鑰中推算出來。而在大多數(shù)的對(duì)稱算法中,加密密鑰和解密密鑰是相同的,所以也稱這種加密算法為秘密密鑰算法或單密鑰算法。
常見的對(duì)稱加密有:DES(Data Encryption Standard)、AES(Advanced Encryption Standard)、RC4、IDEA。
非對(duì)稱加密
與對(duì)稱加密算法不同,非對(duì)稱加密算法需要兩個(gè)密鑰:公開密鑰(publickey)和私有密鑰(privatekey);并且加密密鑰和解密密鑰是成對(duì)出現(xiàn)的。非對(duì)稱加密算法在加密和解密過程使用了不同的密鑰,非對(duì)稱加密也稱為公鑰加密,在密鑰對(duì)中,其中一個(gè)密鑰是對(duì)外公開的,所有人都可以獲取到,稱為公鑰,其中一個(gè)密鑰是不公開的稱為私鑰。
非對(duì)稱加密算法對(duì)加密內(nèi)容的長(zhǎng)度有限制,不能超過公鑰長(zhǎng)度。比如現(xiàn)在常用的公鑰長(zhǎng)度是 2048 位,意味著待加密內(nèi)容不能超過 256 個(gè)字節(jié)。
摘要算法
數(shù)字摘要是采用單項(xiàng)Hash函數(shù)將需要加密的明文“摘要”成一串固定長(zhǎng)度(128位)的密文,這一串密文又稱為數(shù)字指紋,它有固定的長(zhǎng)度,而且不同的明文摘要成密文,其結(jié)果總是不同的,而同樣的明文其摘要必定一致。“數(shù)字摘要“是HTTPS能確保數(shù)據(jù)完整性和防篡改的根本原因。
數(shù)字簽名
數(shù)字簽名技術(shù)就是對(duì)“非對(duì)稱密鑰加解密”和“數(shù)字摘要“兩項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用,它將摘要信息用發(fā)送者的私鑰加密,與原文一起傳送給接收者。接收者只有用發(fā)送者的公鑰才能解密被加密的摘要信息,然后用HASH函數(shù)對(duì)收到的原文產(chǎn)生一個(gè)摘要信息,與解密的摘要信息對(duì)比。如果相同,則說明收到的信息是完整的,在傳輸過程中沒有被修改,否則說明信息被修改過,因此數(shù)字簽名能夠驗(yàn)證信息的完整性。 數(shù)字簽名的過程如下: 明文 --> hash運(yùn)算 --> 摘要 --> 私鑰加密 --> 數(shù)字簽名。
數(shù)字簽名有兩種功效:
能確定消息確實(shí)是由發(fā)送方簽名并發(fā)出來的,因?yàn)閯e人假冒不了發(fā)送方的簽名。
數(shù)字簽名能確定消息的完整性。
注意: 數(shù)字簽名只能驗(yàn)證數(shù)據(jù)的完整性,數(shù)據(jù)本身是否加密不屬于數(shù)字簽名的控制范圍。
數(shù)字證書
為什么要有數(shù)字證書?
對(duì)于請(qǐng)求方來說,它怎么能確定它所得到的公鑰一定是從目標(biāo)主機(jī)那里發(fā)布的,而且沒有被篡改過呢?亦或者請(qǐng)求的目標(biāo)主機(jī)本本身就從事竊取用戶信息的不正當(dāng)行為呢?這時(shí)候,我們需要有一個(gè)權(quán)威的值得信賴的第三方機(jī)構(gòu)(一般是由政府審核并授權(quán)的機(jī)構(gòu))來統(tǒng)一對(duì)外發(fā)放主機(jī)機(jī)構(gòu)的公鑰,只要請(qǐng)求方這種機(jī)構(gòu)獲取公鑰,就避免了上述問題的發(fā)生。
數(shù)字證書的頒發(fā)過程
用戶首先產(chǎn)生自己的密鑰對(duì),并將公共密鑰及部分個(gè)人身份信息傳送給認(rèn)證中心。認(rèn)證中心在核實(shí)身份后,將執(zhí)行一些必要的步驟,以確信請(qǐng)求確實(shí)由用戶發(fā)送而來,然后,認(rèn)證中心將發(fā)給用戶一個(gè)數(shù)字證書,該證書內(nèi)包含用戶的個(gè)人信息和他的公鑰信息,同時(shí)還附有認(rèn)證中心的簽名信息(根證書私鑰簽名)。用戶就可以使用自己的數(shù)字證書進(jìn)行相關(guān)的各種活動(dòng)。數(shù)字證書由獨(dú)立的證書發(fā)行機(jī)構(gòu)發(fā)布,數(shù)字證書各不相同,每種證書可提供不同級(jí)別的可信度。
證書包含哪些內(nèi)容
證書頒發(fā)機(jī)構(gòu)的名稱。
證書本身的數(shù)字簽名。
證書持有者公鑰。
證書簽名用到的Hash算法。
驗(yàn)證證書的有效性
瀏覽器默認(rèn)都會(huì)內(nèi)置CA根證書,其中根證書包含了CA的公鑰:
證書頒發(fā)的機(jī)構(gòu)是偽造的:瀏覽器不認(rèn)識(shí),直接認(rèn)為是危險(xiǎn)證書
證書頒發(fā)的機(jī)構(gòu)是確實(shí)存在的,于是根據(jù)CA名,找到對(duì)應(yīng)內(nèi)置的CA根證書、CA的公鑰。用CA的公鑰,對(duì)偽造的證書的摘要進(jìn)行解密,發(fā)現(xiàn)解不了,認(rèn)為是危險(xiǎn)證書。
對(duì)于篡改的證書,使用CA的公鑰對(duì)數(shù)字簽名進(jìn)行解密得到摘要A,然后再根據(jù)簽名的Hash算法計(jì)算出證書的摘要B,對(duì)比A與B,若相等則正常,若不相等則是被篡改過的。
證書可在其過期前被吊銷,通常情況是該證書的私鑰已經(jīng)失密。較新的瀏覽器如Chrome、Firefox、Opera和Internet Explorer都實(shí)現(xiàn)了在線證書狀態(tài)協(xié)議(OCSP)以排除這種情形:瀏覽器將網(wǎng)站提供的證書的序列號(hào)通過OCSP發(fā)送給證書頒發(fā)機(jī)構(gòu),后者會(huì)告訴瀏覽器證書是否還是有效的。
1、2點(diǎn)是對(duì)偽造證書進(jìn)行的,3是對(duì)于篡改后的證書驗(yàn)證,4是對(duì)于過期失效的驗(yàn)證。
SSL 與 TLS
SSL (Secure Socket Layer,安全套接層)。
SSL為Netscape所研發(fā),用以保障在Internet上數(shù)據(jù)傳輸之安全,利用數(shù)據(jù)加密(Encryption)技術(shù),可確保數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上之傳輸過程中不會(huì)被截取,當(dāng)前為3.0版本。
SSL協(xié)議可分為兩層:SSL記錄協(xié)議(SSL Record Protocol):它建立在可靠的傳輸協(xié)議(如TCP)之上,為高層協(xié)議提供數(shù)據(jù)封裝、壓縮、加密等基本功能的支持。 SSL握手協(xié)議(SSL Handshake Protocol):它建立在SSL記錄協(xié)議之上,用于在實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸開始前,通訊雙方進(jìn)行身份認(rèn)證、協(xié)商加密算法、交換加密密鑰等。
TLS (Transport Layer Security,傳輸層安全協(xié)議)
用于兩個(gè)應(yīng)用程序之間提供保密性和數(shù)據(jù)完整性。 TLS 1.0是IETF(Internet Engineering Task Force,Internet工程任務(wù)組)制定的一種新的協(xié)議,它建立在SSL 3.0協(xié)議規(guī)范之上,是SSL 3.0的后續(xù)版本,可以理解為SSL 3.1,它是寫入了 RFC 的。該協(xié)議由兩層組成: TLS 記錄協(xié)議(TLS Record)和 TLS 握手協(xié)議(TLS Handshake)。較低的層為 TLS 記錄協(xié)議,位于某個(gè)可靠的傳輸協(xié)議(例如 TCP)上面。
SSL/TLS協(xié)議作用:
認(rèn)證用戶和服務(wù)器,確保數(shù)據(jù)發(fā)送到正確的客戶機(jī)和服務(wù)器。
加密數(shù)據(jù)以防止數(shù)據(jù)中途被竊取。
維護(hù)數(shù)據(jù)的完整性,確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中不被改變。
TLS比SSL的優(yōu)勢(shì)
對(duì)于消息認(rèn)證使用密鑰散列法:TLS 使用“消息認(rèn)證代碼的密鑰散列法”(HMAC),當(dāng)記錄在開放的網(wǎng)絡(luò)(如因特網(wǎng))上傳送時(shí),該代碼確保記錄不會(huì)被變更。SSLv3.0還提供鍵控消息認(rèn)證,但HMAC比SSLv3.0使用的(消息認(rèn)證代碼)MAC 功能更安全。
增強(qiáng)的偽隨機(jī)功能(PRF):PRF生成密鑰數(shù)據(jù)。在TLS中,HMAC定義PRF。PRF使用兩種散列算法保證其安全性。如果任一算法暴露了,只要第二種算法未暴露,則數(shù)據(jù)仍然是安全的。
改進(jìn)的已完成消息驗(yàn)證:TLS和SSLv3.0都對(duì)兩個(gè)端點(diǎn)提供已完成的消息,該消息認(rèn)證交換的消息沒有被變更。然而,TLS將此已完成消息基于PRF和HMAC值之上,這也比SSLv3.0更安全。
一致證書處理:與SSLv3.0不同,TLS試圖指定必須在TLS之間實(shí)現(xiàn)交換的證書類型。
特定警報(bào)消息:TLS提供更多的特定和附加警報(bào),以指示任一會(huì)話端點(diǎn)檢測(cè)到的問題。TLS還對(duì)何時(shí)應(yīng)該發(fā)送某些警報(bào)進(jìn)行記錄。
SSL、TLS的握手過程
SSL與TLS握手整個(gè)過程如下圖所示,下面會(huì)詳細(xì)介紹每一步的具體內(nèi)容:
SSL、TLS的握手流程圖
HTTPS握手流程圖
客戶端首次發(fā)出請(qǐng)求
由于客戶端(如瀏覽器)對(duì)一些加解密算法的支持程度不一樣,但是在TLS協(xié)議傳輸過程中必須使用同一套加解密算法才能保證數(shù)據(jù)能夠正常的加解密。在TLS握手階段,客戶端首先要告知服務(wù)端,自己支持哪些加密算法,所以客戶端需要將本地支持的加密套件(Cipher Suite)的列表傳送給服務(wù)端。除此之外,客戶端還要產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)數(shù),這個(gè)隨機(jī)數(shù)一方面需要在客戶端保存,另一方面需要傳送給服務(wù)端,客戶端的隨機(jī)數(shù)需要跟服務(wù)端產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)結(jié)合起來產(chǎn)生后面要講到的 Master Secret 。
客戶端需要提供如下信息:
支持的協(xié)議版本,比如TLS 1.0版。
一個(gè)客戶端生成的隨機(jī)數(shù),稍后用于生成”對(duì)話密鑰”。
支持的加密方法,比如RSA公鑰加密。
支持的壓縮方法。
服務(wù)端首次回應(yīng)
服務(wù)端在接收到客戶端的Client Hello之后,服務(wù)端需要確定加密協(xié)議的版本,以及加密的算法,然后也生成一個(gè)隨機(jī)數(shù),以及將自己的證書發(fā)送給客戶端一并發(fā)送給客戶端,這里的隨機(jī)數(shù)是整個(gè)過程的第二個(gè)隨機(jī)數(shù)。
服務(wù)端需要提供的信息:
協(xié)議的版本
加密的算法
隨機(jī)數(shù)
服務(wù)器證書
客戶端再次回應(yīng)
客戶端首先會(huì)對(duì)服務(wù)器下發(fā)的證書進(jìn)行驗(yàn)證,驗(yàn)證通過之后,則會(huì)繼續(xù)下面的操作,客戶端再次產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)數(shù)(第三個(gè)隨機(jī)數(shù)),然后使用服務(wù)器證書中的公鑰進(jìn)行加密,以及放一個(gè)ChangeCipherSpec消息即編碼改變的消息,還有整個(gè)前面所有消息的hash值,進(jìn)行服務(wù)器驗(yàn)證,然后用新秘鑰加密一段數(shù)據(jù)一并發(fā)送到服務(wù)器,確保正式通信前無誤。
客戶端使用前面的兩個(gè)隨機(jī)數(shù)以及剛剛新生成的新隨機(jī)數(shù),使用與服務(wù)器確定的加密算法,生成一個(gè)Session Secret。
ChangeCipherSpec
ChangeCipherSpec是一個(gè)獨(dú)立的協(xié)議,體現(xiàn)在數(shù)據(jù)包中就是一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù),用于告知服務(wù)端,客戶端已經(jīng)切換到之前協(xié)商好的加密套件(Cipher Suite)的狀態(tài),準(zhǔn)備使用之前協(xié)商好的加密套件加密數(shù)據(jù)并傳輸了。
服務(wù)器再次響應(yīng)
服務(wù)端在接收到客戶端傳過來的第三個(gè)隨機(jī)數(shù)的 加密數(shù)據(jù)之后,使用私鑰對(duì)這段加密數(shù)據(jù)進(jìn)行解密,并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證,也會(huì)使用跟客戶端同樣的方式生成秘鑰,一切準(zhǔn)備好之后,也會(huì)給客戶端發(fā)送一個(gè) ChangeCipherSpec,告知客戶端已經(jīng)切換到協(xié)商過的加密套件狀態(tài),準(zhǔn)備使用加密套件和 Session Secret加密數(shù)據(jù)了。之后,服務(wù)端也會(huì)使用 Session Secret 加密一段 Finish 消息發(fā)送給客戶端,以驗(yàn)證之前通過握手建立起來的加解密通道是否成功。
后續(xù)客戶端與服務(wù)器間通信
確定秘鑰之后,服務(wù)器與客戶端之間就會(huì)通過商定的秘鑰加密消息了,進(jìn)行通訊了。整個(gè)握手過程也就基本完成了。
值得特別提出的是: SSL協(xié)議在握手階段使用的是非對(duì)稱加密,在傳輸階段使用的是對(duì)稱加密,也就是說在SSL上傳送的數(shù)據(jù)是使用對(duì)稱密鑰加密的!因?yàn)榉菍?duì)稱加密的速度緩慢,耗費(fèi)資源。其實(shí)當(dāng)客戶端和主機(jī)使用非對(duì)稱加密方式建立連接后,客戶端和主機(jī)已經(jīng)決定好了在傳輸過程使用的對(duì)稱加密算法和關(guān)鍵的對(duì)稱加密密鑰,由于這個(gè)過程本身是安全可靠的,也即對(duì)稱加密密鑰是不可能被竊取盜用的,因此,保證了在傳輸過程中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)稱加密也是安全可靠的,因?yàn)槌丝蛻舳撕椭鳈C(jī)之外,不可能有第三方竊取并解密出對(duì)稱加密密鑰!如果有人竊聽通信,他可以知道雙方選擇的加密方法,以及三個(gè)隨機(jī)數(shù)中的兩個(gè)。整個(gè)通話的安全,只取決于第三個(gè)隨機(jī)數(shù)(Premaster secret)能不能被破解。
其他補(bǔ)充
對(duì)于非常重要的保密數(shù)據(jù),服務(wù)端還需要對(duì)客戶端進(jìn)行驗(yàn)證,以保證數(shù)據(jù)傳送給了安全的合法的客戶端。服務(wù)端可以向客戶端發(fā)出 Cerficate Request 消息,要求客戶端發(fā)送證書對(duì)客戶端的合法性進(jìn)行驗(yàn)證。比如,金融機(jī)構(gòu)往往只允許認(rèn)證客戶連入自己的網(wǎng)絡(luò),就會(huì)向正式客戶提供USB密鑰,里面就包含了一張客戶端證書。
PreMaster secret前兩個(gè)字節(jié)是TLS的版本號(hào),這是一個(gè)比較重要的用來核對(duì)握手?jǐn)?shù)據(jù)的版本號(hào),因?yàn)樵贑lient Hello階段,客戶端會(huì)發(fā)送一份加密套件列表和當(dāng)前支持的SSL/TLS的版本號(hào)給服務(wù)端,而且是使用明文傳送的,如果握手的數(shù)據(jù)包被破解之后,攻擊者很有可能串改數(shù)據(jù)包,選擇一個(gè)安全性較低的加密套件和版本給服務(wù)端,從而對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行破解。所以,服務(wù)端需要對(duì)密文中解密出來對(duì)的PreMaster版本號(hào)跟之前Client Hello階段的版本號(hào)進(jìn)行對(duì)比,如果版本號(hào)變低,則說明被串改,則立即停止發(fā)送任何消息。
session的恢復(fù)
有兩種方法可以恢復(fù)原來的session:一種叫做session ID,另一種叫做session ticket。
session ID
session ID的思想很簡(jiǎn)單,就是每一次對(duì)話都有一個(gè)編號(hào)(session ID)。如果對(duì)話中斷,下次重連的時(shí)候,只要客戶端給出這個(gè)編號(hào),且服務(wù)器有這個(gè)編號(hào)的記錄,雙方就可以重新使用已有的”對(duì)話密鑰”,而不必重新生成一把。
session ID是目前所有瀏覽器都支持的方法,但是它的缺點(diǎn)在于session ID往往只保留在一臺(tái)服務(wù)器上。所以,如果客戶端的請(qǐng)求發(fā)到另一臺(tái)服務(wù)器,就無法恢復(fù)對(duì)話
session ticket
客戶端發(fā)送一個(gè)服務(wù)器在上一次對(duì)話中發(fā)送過來的session ticket。這個(gè)session ticket是加密的,只有服務(wù)器才能解密,其中包括本次對(duì)話的主要信息,比如對(duì)話密鑰和加密方法。當(dāng)服務(wù)器收到session ticket以后,解密后就不必重新生成對(duì)話密鑰了。
目前只有Firefox和Chrome瀏覽器支持。
總結(jié)
https實(shí)際就是在TCP層與http層之間加入了SSL/TLS來為上層的安全保駕護(hù)航,主要用到對(duì)稱加密、非對(duì)稱加密、證書,等技術(shù)進(jìn)行客戶端與服務(wù)器的數(shù)據(jù)加密傳輸,最終達(dá)到保證整個(gè)通信的安全性。
如何部署https加密
加密App及網(wǎng)頁通訊可確保使用者信息安全,越來越多的網(wǎng)站已經(jīng)開始使用更安全的https加密傳輸協(xié)議。因此任何新站點(diǎn)或新的web應(yīng)用都應(yīng)該上線前啟用https加密, 確保用戶體驗(yàn)和業(yè)務(wù)未受影響。使用https協(xié)議就意味著需要在服務(wù)器上部署SSL證書。
為你的網(wǎng)站和應(yīng)用啟用https加密,需要使用全球信任的SSL證書,即根證書內(nèi)置在所有平臺(tái)的證書,并且選擇國(guó)際化的CA,可以保證長(zhǎng)久提供穩(wěn)定、可靠、安全的SSL數(shù)字證書服務(wù)。
亞洲誠信是賽門鐵克(Symantec)亞太區(qū)首席安全技術(shù)專家戰(zhàn)略合作伙伴,提供國(guó)際知名的Symantec SSL證書可滿足ATS的各項(xiàng)要求,在SSL證書管理、監(jiān)控和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)測(cè)等擁有業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的技術(shù)解決方案和高效專業(yè)化的技術(shù)支持服務(wù),能夠幫助用戶快捷且正確配置SSL證書。
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