到底加密了怎样,HTTPS的基本功原理

来源:http://www.smjxgs.com 作者:4887王中王鉄算盘奖结果 人气:151 发布时间:2019-10-20
摘要:HTTPS 到底加密了什么? 2018/07/03 · 基础技术 ·HTTPS 原文出处:云叔_又拍云    关于 HTTP 和 HTTPS这个老生常谈的话题,我们之前已经写过很多文章了,比如这篇《从HTTP到HTTPS再到HSTS》,

HTTPS 到底加密了什么?

2018/07/03 · 基础技术 · HTTPS

原文出处: 云叔_又拍云   

关于 HTTP 和 HTTPS 这个老生常谈的话题,我们之前已经写过很多文章了,比如这篇《从HTTP到HTTPS再到HSTS》,详细讲解了 HTTP 和 HTTPS 的进化之路,对的没错,就是 HTTP 兽进化 HTTPS 兽。

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那么今天我们主要聊一聊 HTTPS 到底加密了些什么内容。

先跟大家讲个故事,我初恋是在初中时谈的,我的后桌。那个时候没有手机这类的沟通工具,上课交流有三宝,脚踢屁股、笔戳后背以及传纸条,当然我只能是那个屁股和后背。

说实话传纸条真的很危险,尤其是这种早恋的纸条,被抓到就是一首《凉凉》。

于是我和我的小女朋友就商量一下加密这个小纸条上面的数据,这样就算被班主任抓到她也奈何不了我们!

我们用将英文字母和数字一一对应,组成一个密码本,然后在小纸条上写上数字,要将他翻译成对应的字母,在拼成拼音才能知道这串数字意思。

上面就是最初我坎坷的感情史。

后来等我长大了,才知道这是回不去的美好。如果给我一个机会,我愿意……啊呸,跑偏了,等长大了才知道,这个就是现在网站数据传输中的 HTTPS。

HTTPS(Secure Hypertext Transfer Protocol)


安全超文本传输协议,它是一个安全通信通道,它基于 HTTP开发,用于在客户终端和服务器之间交换信息。

它使用安全套接字层(SSL)进行信息交换,简单来说它是 HTTP 的安全版,是使用 TLS/SSL加密的 HTTP 协议。

HTTP 协议采用明文传输信息,存在信息窃听、信息篡改和信息劫持的风险,而协议 TLS/SSL 具有身份验证、信息加密和完整性校验的功能,可以避免此类问题。

总结HTTPS

HTTPS要使客户端与服务器端的通信过程得到安全保证,必须使用的对称加密算法,但是协商对称加密算法的过程,需要使用非对称加密算法来保证安全,然而直接使用非对称加密的过程本身也不安全,

会有中间人篡改公钥的可能性,所以客户端与服务器不直接使用公钥,而是使用数字证书签发机构颁发的证书来保证非对称加密过程本身的安全。这样通过这些机制协商出一个对称加密算法,就此双方使用该算法进行加密解密。从而解决了客户端与服务器端之间的通信安全问题。

 

多了 SSL 层的 HTTP 协议

简而言之,HTTPS 就是在 HTTP 下加入了 SSL 层,从而保护了交换数据隐私和完整性,提供对网站服务器身份认证的功能,简单来说它就是安全版的 HTTP。

现在随着技术的发展,TLS 得到了广泛的应用,关于 SSL 与 TLS 的差别,我们不用在意,只要知道 TLS 是 SSL 的升级版本就好。
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一般来说,HTTPS 主要用途有三个:一是通过证书等信息确认网站的真实性;二是建立加密的信息通道;三是数据内容的完整性。
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上文为又拍云官网,我们可以通过点击浏览器地址栏锁标志来查看网站认证之后的真实信息,SSL证书保证了网站的唯一性与真实性。

那么加密的信息通道又加密了哪些信息呢?

签发证书的 CA 中心会发布一种权威性的电子文档——数字证书,它可以通过加密技术(对称加密与非对称加密)对我们在网上传输的信息进行加密,比如我在 Pornhub 上输入:

账号:cbssfaw

密码:123djaosid

可是这个数据被黑客拦截盗窃了,那么加密后,黑客得到的数据可能就是这样的:

账号:çµø…≤¥ƒ∂ø†®∂˙∆¬

密码:∆ø¥§®†ƒ©®†©˚¬

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最后一个就是验证数据的完整性,当数据包经过无数次路由器转发后会发生数据劫持,黑客将数据劫持后进行篡改,比如植入羞羞的小广告。开启HTTPS后黑客就无法对数据进行篡改,就算真的被篡改了,我们也可以检测出问题。

TLS/SSL (Transport Layer Security)


安全传输层协议, 是介于 TCP 和 HTTP 之间的一层安全协议,不影响原有的 TCP 协议和 HTTP 协议,所以使用 HTTPS 基本上不需要对 HTTP 页面进行太多的改造。

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HTTPS和HTTP的区别:

超文本传输协议HTTP协议被用于在Web浏览器和网站服务器之间传递信息。HTTP协议以明文方式发送内容,不提供任何方式的数据加密,如果攻击者截取了Web浏览器和网站服务器之间的传输报文,就可以直接读懂其中的信息,因此HTTP协议不适合传输一些敏感信息,比如信用卡号、密码等。

为了解决HTTP协议的这一缺陷,需要使用另一种协议:安全套接字层超文本传输协议HTTPS。为了数据传输的安全,HTTPS在HTTP的基础上加入了SSL协议,SSL依靠证书来验证服务器的身份,并为浏览器和服务器之间的通信加密。

HTTPS和HTTP的区别主要为以下四点:

一、https协议需要到ca申请证书,一般免费证书很少,需要交费。

二、http是超文本传输协议,信息是明文传输,https 则是具有安全性的ssl加密传输协议。

三、http和https使用的是完全不同的连接方式,用的端口也不一样,前者是80,后者是443。

四、http的连接很简单,是无状态的;HTTPS协议是由SSL HTTP协议构建的可进行加密传输、身份认证的网络协议,比http协议安全。

 

对称加密与非对称加密

对称加密

对称加密是指加密与解密的使用同一个密钥的加密算法。小编初中的时候传纸条使用了同一套加密密码,所以我用的加密算法就是对称加密算法。

目前常见的加密算法有:DES、AES、IDEA 等

非对称加密

非对称加密使用的是两个密钥,公钥与私钥,我们会使用公钥对网站账号密码等数据进行加密,再用私钥对数据进行解密。这个公钥会发给查看网站的所有人,而私钥是只有网站服务器自己拥有的。

目前常见非对称加密算法:RSA,DSA,DH等。

TLS/SSL 原理


TLS/SSL 的功能实现主要依赖于三类基本算法:散列函数 Hash、对称加密和非对称加密。

利用非对称加密实现身份认证和密钥协商。

对称加密算法采用协商的密钥对数据加密。

基于散列函数验证信息的完整性。

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散列函数 Hash,常见的有MD5、SHA1、SHA256,该类函数特点是函数单向不可逆、对输入非常敏感、输出长度固定,针对数据的任何修改都会改变散列函数的结果,用于防止信息篡改并验证数据的完整性。

对称加密,常见的有AES-CBC、DES、3DES、AES-GCM等,相同的密钥可以用于信息的加密和解密,掌握密钥才能获取信息,能够防止信息窃听,通信方式是1对1。

非对称加密,即常见的RSA 算法,还包括 ECC、DH等算法,算法特点是,密钥成对出现,一般称为公钥(公开)和私钥(保密),公钥加密的信息只能私钥解开,私钥加密的信息只能公钥解开。因此掌握公钥的不同客户端之间不能互相解密信息,只能和掌握私钥的服务器进行加密通信,服务器可以实现1对多的通信,客户端也可以用来验证掌握私钥的服务器身份。

在信息传输过程中,散列函数不能单独实现信息防篡改,因为明文传输,中间人可以修改信息之后重新计算信息摘要,因此需要对传输的信息以及信息摘要进行加密;对称加密的优势是信息传输1对1,需要共享相同的密码,密码的安全是保证信息安全的基础,服务器和N 个客户端通信,需要维持 N个密码记录,且缺少修改密码的机制;非对称加密的特点是信息传输1对多,服务器只需要维持一个私钥就能够和多个客户端进行加密通信,但服务器发出的信息能够被所有的客户端解密,且该算法的计算复杂,加密速度慢。

4887王中王鉄算盘奖结果,结合三类算法的特点,TLS 的基本工作方式是,客户端使用非对称加密与服务器进行通信,实现身份验证并协商对称加密使用的密钥,然后对称加密算法采用协商密钥对信息以及信息摘要进行加密通信,不同的节点之间采用的对称密钥不同,从而可以保证信息只能通信双方获取。

HTTPS工作原理:

HTTPS在传输数据之前需要客户端(浏览器)与服务端(网站)之间进行一次握手,在握手过程中将确立双方加密传输数据的密码信息。TLS/SSL协议不仅仅是一套加密传输的协议,更是一件经过艺术家精心设计的艺术品,TLS/SSL中使用了非对称加密,对称加密以及HASH算法。握手过程的简单描述如下:

 

  1. 浏览器将自己支持的一套加密规则发送给网站。
  2. 网站从中选出一组加密算法与HASH算法,并将自己的身份信息以证书的形式发回给浏览器。证书里面包含了网站地址,加密公钥,以及证书的颁发机构等信息。
  3. 获得网站证书之后浏览器要做以下工作:
  • 验证证书的合法性(颁发证书的机构是否合法,证书中包含的网站地址是否与正在访问的地址一致等),如果证书受信任,则浏览器栏里面会显示一个小锁头,否则会给出证书不受信的提示。
  • 如果证书受信任,或者是用户接受了不受信的证书,浏览器会生成一串随机数的密码,并用证书中提供的公钥加密。
  • 使用约定好的HASH计算握手消息,并使用生成的随机数对消息进行加密,最后将之前生成的所有信息发送给网站。

   4.  网站接收浏览器发来的数据之后要做以下的操作:

  • 使用自己的私钥将信息解密取出密码,使用密码解密浏览器发来的握手消息,并验证HASH是否与浏览器发来的一致。
  • 使用密码加密一段握手消息,发送给浏览器。

   5.  浏览器解密并计算握手消息的HASH,如果与服务端发来的HASH一致,此时握手过程结束,之后所有的通信数据将由之前浏览器生成的随机密码并利用对称加密算法进行加密。

 

这里浏览器与网站互相发送加密的握手消息并验证,目的是为了保证双方都获得了一致的密码,并且可以正常的加密解密数据,为后续真正数据的传输做一次测试。另外,HTTPS一般使用的加密与HASH算法如下:

  • 非对称加密算法:RSA,DSA/DSS
  • 对称加密算法:AES,RC4,3DES
  • HASH算法:MD5,SHA1,SHA256

其中非对称加密算法用于在握手过程中加密生成的密码,对称加密算法用于对真正传输的数据进行加密,而HASH算法用于验证数据的完整性。由于浏览器生成的密码是整个数据加密的关键,因此在传输的时候使用了非对称加密算法对其加密。非对称加密算法会生成公钥和私钥,公钥只能用于加密数据,因此可以随意传输,而网站的私钥用于对数据进行解密,所以网站都会非常小心的保管自己的私钥,防止泄漏。

TLS握手过程中如果有任何错误,都会使加密连接断开,从而阻止了隐私信息的传输。正是由于HTTPS非常的安全,攻击者无法从中找到下手的地方,于是更多的是采用了假证书的手法来欺骗客户端,从而获取明文的信息,但是这些手段都可以被识别出来,我将在后续的文章进行讲述。不过2010年还是有安全专家发现了TLS 1.0协议处理的一个漏洞:,实际上这种称为BEAST的攻击方式早在2002年就已经被安全专家发现,只是没有公开而已。目前微软和Google已经对此漏洞进行了修复。见: 

HTTPS简化版的工作原理也可以参见《对称加密与非对称加密 》。

HTTPS=数据加密 网站认证 完整性验证 HTTP

通过上文,我们已经知道,HTTPS 就是在 HTTP 传输协议的基础上对网站进行认证,给予它独一无二的身份证明,再对网站数据进行加密,并对传输的数据进行完整性验证。

HTTPS 作为一种加密手段不仅加密了数据,还给了网站一张身份证。

如果让我回到十年前,那么我一定会这样跟我的女朋友传纸条:

先准备一张独一无二的纸条,并在上面签上我的大名,然后用只有我女朋友可以解密的方式进行数据加密,最后写完后,用胶水封起来,防止隔壁桌的小王偷看修改小纸条内容。

 

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