HTTPS協(xié)議

1.作用

學(xué)名SSL/ TLS 協(xié)議，不使用SSL/TLS的HTTP通信，就是不加密的通信。所有信息明文傳播，帶來了三大風(fēng)險(xiǎn)。

（1） 竊聽風(fēng)險(xiǎn)（eavesdropping）：第三方可以獲知通信內(nèi)容。 （2） 篡改風(fēng)險(xiǎn)（tampering）：第三方可以修改通信內(nèi)容。 （3） 冒充風(fēng)險(xiǎn)（pretending）：第三方可以冒充他人身份參與通信。 

SSL/TLS協(xié)議是為了解決這三大風(fēng)險(xiǎn)而設(shè)計(jì)的，希望達(dá)到：

（1） 所有信息都是加密傳播，第三方無法竊聽。 （2） 具有校驗(yàn)機(jī)制，一旦被篡改，通信雙方會(huì)立刻發(fā)現(xiàn)。 （3） 配備身份證書，防止身份被冒充。 

互聯(lián)網(wǎng)是開放環(huán)境，通信雙方都是未知身份，這為協(xié)議的設(shè)計(jì)帶來了很大的難度。而且，協(xié)議還必須能夠經(jīng)受所有匪夷所思的攻擊，這使得SSL/TLS協(xié)議變得異常復(fù)雜。

2.歷史

互聯(lián)網(wǎng)加密通信協(xié)議的歷史，幾乎與互聯(lián)網(wǎng)一樣長(zhǎng)。

1994年，NetScape公司設(shè)計(jì)了SSL協(xié)議（Secure Sockets Layer）的1.0版，但是未發(fā)布。 1995年，NetScape公司發(fā)布SSL 2.0版，很快發(fā)現(xiàn)有嚴(yán)重漏洞。 1996年，SSL 3.0版問世，得到大規(guī)模應(yīng)用。 1999年，互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化組織ISOC接替NetScape公司，發(fā)布了SSL的升級(jí)版[TLS] 1.0版。 2006年和2008年，TLS進(jìn)行了兩次升級(jí)，分別為TLS 1.1版和TLS 1.2版。最新的變動(dòng)是2011年TLS 1.2的[修訂版]。 

3.基本的運(yùn)行過程

SSL/TLS協(xié)議的基本思路是采用公鑰加密法，也就是說，客戶端先向服務(wù)器端索要公鑰，然后用公鑰加密信息，服務(wù)器收到密文后，用自己的私鑰解密。

但是，這里有兩個(gè)問題。
（1）如何保證公鑰不被篡改？
解決方法：將公鑰放在數(shù)字證書中。只要證書是可信的，公鑰就是可信的。
（2）公鑰加密計(jì)算量太大，如何減少耗用的時(shí)間？
解決方法：每一次對(duì)話（session），客戶端和服務(wù)器端都生成一個(gè)"對(duì)話密鑰"（session key），用它來加密信息。由于"對(duì)話密鑰"是對(duì)稱加密，所以運(yùn)算速度非常快，而服務(wù)器公鑰只用于加密"對(duì)話密鑰"本身，這樣就減少了加密運(yùn)算的消耗時(shí)間。

因此，SSL/TLS協(xié)議的基本過程是這樣的：

（1） 客戶端向服務(wù)器端索要并驗(yàn)證公鑰。 （2） 雙方協(xié)商生成"對(duì)話密鑰"。 （3） 雙方采用"對(duì)話密鑰"進(jìn)行加密通信。 

4.握手階段的詳細(xì)過程

"握手階段"涉及四次通信，我們一個(gè)個(gè)來看。需要注意的是，"握手階段"的所有通信都是明文的。

4.1 客戶端發(fā)出請(qǐng)求（ClientHello）

首先，客戶端（通常是瀏覽器）先向服務(wù)器發(fā)出加密通信的請(qǐng)求，這被叫做ClientHello請(qǐng)求。
在這一步，客戶端主要向服務(wù)器提供以下信息。

（1） 支持的協(xié)議版本，比如TLS 1.0版。 （2） 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"。 （3） 支持的加密方法，比如RSA公鑰加密。 （4） 支持的壓縮方法。 

這里需要注意的是，客戶端發(fā)送的信息之中不包括服務(wù)器的域名。也就是說，理論上服務(wù)器只能包含一個(gè)網(wǎng)站，否則會(huì)分不清應(yīng)該向客戶端提供哪一個(gè)網(wǎng)站的數(shù)字證書。這就是為什么通常一臺(tái)服務(wù)器只能有一張數(shù)字證書的原因。
對(duì)于虛擬主機(jī)的用戶來說，這當(dāng)然很不方便。2006年，TLS協(xié)議加入了一個(gè)Server Name Indication擴(kuò)展，允許客戶端向服務(wù)器提供它所請(qǐng)求的域名。

4.2 服務(wù)器回應(yīng)（SeverHello）

服務(wù)器收到客戶端請(qǐng)求后，向客戶端發(fā)出回應(yīng)，這叫做SeverHello。服務(wù)器的回應(yīng)包含以下內(nèi)容。

（1） 確認(rèn)使用的加密通信協(xié)議版本，比如TLS 1.0版本。如果瀏覽器與服務(wù)器支持的版本不一致，服務(wù)器關(guān)閉加密通信。 （2） 一個(gè)服務(wù)器生成的隨機(jī)數(shù)，稍后用于生成"對(duì)話密鑰"。 （3） 確認(rèn)使用的加密方法，比如RSA公鑰加密。 （4） 服務(wù)器證書。 

除了上面這些信息，如果服務(wù)器需要確認(rèn)客戶端的身份，就會(huì)再包含一項(xiàng)請(qǐng)求，要求客戶端提供"客戶端證書"。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。

4.3 客戶端回應(yīng)

客戶端收到服務(wù)器回應(yīng)以后，首先驗(yàn)證服務(wù)器證書。如果證書不是可信機(jī)構(gòu)頒布、或者證書中的域名與實(shí)際域名不一致、或者證書已經(jīng)過期，就會(huì)向訪問者顯示一個(gè)警告，由其選擇是否還要繼續(xù)通信。
如果證書沒有問題，客戶端就會(huì)從證書中取出服務(wù)器的公鑰。然后，向服務(wù)器發(fā)送下面三項(xiàng)信息。

（1） 一個(gè)隨機(jī)數(shù)。該隨機(jī)數(shù)用服務(wù)器公鑰加密，防止被竊聽。 （2） 編碼改變通知，表示隨后的信息都將用雙方商定的加密方法和密鑰發(fā)送。 （3） 客戶端握手結(jié)束通知，表示客戶端的握手階段已經(jīng)結(jié)束。這一項(xiàng)同時(shí)也是前面發(fā)送的所有內(nèi)容的hash值，用來供服務(wù)器校驗(yàn)。 

上面第一項(xiàng)的隨機(jī)數(shù)，是整個(gè)握手階段出現(xiàn)的第三個(gè)隨機(jī)數(shù)，又稱"pre-master key"。有了它以后，客戶端和服務(wù)器就同時(shí)有了三個(gè)隨機(jī)數(shù)，接著雙方就用事先商定的加密方法，各自生成本次會(huì)話所用的同一把"會(huì)話密鑰"。
至于為什么一定要用三個(gè)隨機(jī)數(shù)，來生成"會(huì)話密鑰"，dog250解釋得很好：

"不管是客戶端還是服務(wù)器，都需要隨機(jī)數(shù)，這樣生成的密鑰才不會(huì)每次都一樣。由于SSL協(xié)議中證書是靜態(tài)的，因此十分有必要引入一種隨機(jī)因素來保證協(xié)商出來的密鑰的隨機(jī)性。 對(duì)于RSA密鑰交換算法來說，pre-master-key本身就是一個(gè)隨機(jī)數(shù)，再加上hello消息中的隨機(jī)，三個(gè)隨機(jī)數(shù)通過一個(gè)密鑰導(dǎo)出器最終導(dǎo)出一個(gè)對(duì)稱密鑰。 pre master的存在在于SSL協(xié)議不信任每個(gè)主機(jī)都能產(chǎn)生完全隨機(jī)的隨機(jī)數(shù)，如果隨機(jī)數(shù)不隨機(jī)，那么pre master secret就有可能被猜出來，那么僅適用pre master secret作為密鑰就不合適了， 因此必須引入新的隨機(jī)因素，那么客戶端和服務(wù)器加上pre master secret三個(gè)隨機(jī)數(shù)一同生成的密鑰就不容易被猜出了，一個(gè)偽隨機(jī)可能完全不隨機(jī)，可是是三個(gè)偽隨機(jī)就十分接近隨機(jī)了，每增加一個(gè)自由度，隨機(jī)性增加的可不是一。" 

此外，如果前一步，服務(wù)器要求客戶端證書，客戶端會(huì)在這一步發(fā)送證書及相關(guān)信息。

4.4 服務(wù)器的最后回應(yīng)

服務(wù)器收到客戶端的第三個(gè)隨機(jī)數(shù)pre-master key之后，計(jì)算生成本次會(huì)話所用的"會(huì)話密鑰"。然后，向客戶端最后發(fā)送下面信息。

（1）編碼改變通知，表示隨后的信息都將用雙方商定的加密方法和密鑰發(fā)送。 （2）服務(wù)器握手結(jié)束通知，表示服務(wù)器的握手階段已經(jīng)結(jié)束。這一項(xiàng)同時(shí)也是前面發(fā)送的所有內(nèi)容的hash值，用來供客戶端校驗(yàn)。 

至此，整個(gè)握手階段全部結(jié)束。接下來，客戶端與服務(wù)器進(jìn)入加密通信，就完全是使用普通的HTTP協(xié)議，只不過用"會(huì)話密鑰"加密內(nèi)容。

整個(gè)過程可以用下面這張圖來總結(jié)：

HTTPS四次握手

iOS ATS

2016年12月21日蘋果更新了截止日期，宣布延期執(zhí)行ATS支持要求Supporting App Transport Security。
此舉為開發(fā)者提供了更多時(shí)間來做適配和支持。然而，對(duì)于iOS開發(fā)者來說，盡早解決HTTPS請(qǐng)求的問題仍為上策。
蘋果ATS對(duì)HTTPS證書的要求
啟用ATS必須符合以下標(biāo)準(zhǔn)，不滿足條件的HTTPS證書，ATS都會(huì)拒絕連接：

• 服務(wù)器所有的連接使用TLS1.2以上版本
• HTTPS證書必須使用SHA256以上哈希算法簽名
• HTTPS證書必須使用RSA 2048位或ECC 256位以上公鑰算法
• 使用前向加密技術(shù)

此外，蘋果ATS支持CT證書透明，要求開發(fā)者使用支持CT證書透明度的SSL證書，確保SSL證書合法透明，防止中間人攻擊。

發(fā)送HTTPS請(qǐng)求信任SSL證書，分為兩種情況：

1. 如果你的app服務(wù)端安裝的是SSL權(quán)威機(jī)構(gòu)頒發(fā)的CA證書，可以使用系統(tǒng)方法直接實(shí)現(xiàn)信任SSL證書，關(guān)于Apple對(duì)SSL證書的要求請(qǐng)參考：蘋果官方文檔CertKeyTrustProgGuide
   這種方式不需要在Bundle中引入CA文件，可以交給系統(tǒng)去判斷服務(wù)器端的證書是不是SSL證書，驗(yàn)證過程也不需要我們?nèi)ゾ唧w實(shí)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求部分的代碼無需做修改即可。

2. 基于AFNetWorking的SSL自制服務(wù)器證書信任處理，重寫AFNetWorking的customSecurityPolicy方法,這里創(chuàng)建了一個(gè)MMDBaseHandle類，分別對(duì)GET和POST方法進(jìn)行了封裝：

   - (void)requestWithURL:(NSString * _Nonnull) URLString method:(HTTPMethod)method params:(id _Nullable)params block:(nonnull void (^)(MMDResponse * _Nonnull response))block {NSString *token = [MMDCommonUserModel instance].accessToken; NSLog(@"********HTTP REQUEST ACCESSTOKEN:%@", token); if (![StringUtils isNullOrEmpty:token]) { [self.requestSerializer setValue:token forHTTPHeaderField:@"mmTicket"]; }// 加上這行代碼，https ssl 驗(yàn)證。 if(openHttpsSSL) { [mgr setSecurityPolicy:[self customSecurityPolicy]]; }NSLog(@"********HTTP REQUEST URL: %@%@", self.baseURL.absoluteString, URLString); NSLog(@"********HTTP REQUEST PARAMS: %@", params);switch (method) { case GET: { NSLog(@"暫時(shí)還不支持GET請(qǐng)求方式，請(qǐng)用POST請(qǐng)求"); break; } case POST: { [self POST:URLString parameters:params progress:nil success:^(NSURLSessionDataTask * _Nonnull task, id _Nullable responseObject) { [self publicHandleResponse:responseObject reqURL:URLString error:nil block:block]; } failure:^(NSURLSessionDataTask * _Nullable task, NSError * _Nonnull error) { [self publicHandleResponse:nil reqURL:URLString error:error block:block]; }]; break; } case PUT: { NSLog(@"暫時(shí)還不支持PUT請(qǐng)求方式，請(qǐng)用POST請(qǐng)求"); break; } case DELETE: { NSLog(@"暫時(shí)還不支持DELETE請(qǐng)求方式，請(qǐng)用POST請(qǐng)求"); break; } } }+ (AFSecurityPolicy*)customSecurityPolicy { // /先導(dǎo)入證書 NSString *cerPath = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:certificate ofType:@"cer"];//證書的路徑 NSData *certData = [NSData dataWithContentsOfFile:cerPath];// AFSSLPinningModeCertificate 使用證書驗(yàn)證模式 AFSecurityPolicy *securityPolicy = [AFSecurityPolicy policyWithPinningMode:AFSSLPinningModeCertificate];// allowInvalidCertificates 是否允許無效證書（也就是自建的證書），默認(rèn)為NO // 如果是需要驗(yàn)證自建證書，需要設(shè)置為YES securityPolicy.allowInvalidCertificates = YES;//validatesDomainName 是否需要驗(yàn)證域名，默認(rèn)為YES； //假如證書的域名與你請(qǐng)求的域名不一致，需把該項(xiàng)設(shè)置為NO；如設(shè)成NO的話，即服務(wù)器使用其他可信任機(jī)構(gòu)頒發(fā)的證書，也可以建立連接，這個(gè)非常危險(xiǎn)，建議打開。 //置為NO，主要用于這種情況：客戶端請(qǐng)求的是子域名，而證書上的是另外一個(gè)域名。因?yàn)镾SL證書上的域名是獨(dú)立的，假如證書上注冊(cè)的域名是www.google.com，那么mail.google.com是無法驗(yàn)證通過的；當(dāng)然，有錢可以注冊(cè)通配符的域名*.google.com，但這個(gè)還是比較貴的。 //如置為NO，建議自己添加對(duì)應(yīng)域名的校驗(yàn)邏輯。 securityPolicy.validatesDomainName = NO;securityPolicy.pinnedCertificates = @[certData];return securityPolicy; } 

其中的cerPath就是app bundle中證書路徑，certificate為證書名稱的宏，僅支持cer格式，securityPolicy的相關(guān)配置尤為重要，請(qǐng)仔細(xì)閱讀customSecurityPolicy方法并根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置其屬性。
這樣，就能夠在AFNetWorking的基礎(chǔ)上使用HTTPS協(xié)議訪問特定服務(wù)器，但是不能信任根證書的CA文件，因此這種方式存在風(fēng)險(xiǎn)，讀取pinnedCertificates中的證書數(shù)組的時(shí)候有可能失敗，如果證書不符合，certData就會(huì)為nil。

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