一文详细解读https

2019-11-4 09:21 |来自: 互联网 1297 0

摘要: 1.Https是什么https是基于http协议的一个扩展，与SSL（安全套接层）组合使用的HTTP被称为HTTPS（HTTP Secure，超文本传输安全协议），https盛行的原因是什么呢？当然是因为安全原因啦，http是不加密的，HTTP缺点：1.通信使用明文不对数据进行加密（内容容易被窃听）；2.不验证通信方身份（容易伪装）； ...

关键词： 加密密钥算法公钥对称协议数据服务器安全 SSL

1.Https是什么

https是基于http协议的一个扩展，与SSL（安全套接层）组合使用的HTTP被称为HTTPS（HTTP Secure，超文本传输安全协议），https盛行的原因是什么呢？当然是因为安全原因啦，http是不加密的，HTTP缺点：

1.通信使用明文不对数据进行加密（内容容易被窃听）；

2.不验证通信方身份（容易伪装）；

3.无法确定报文完整性（内容易被篡改）；

HTTPS 并非是应用层的一种新协议。只是HTTP通信接口部分用 SSL（SecureSocket Layer）和 TLS（Transport Layer Security）协议代替而已；

通常，HTTP 直接和 TCP 通信。当使用 SSL 时，则演变成先和 SSL 通信，再由 SSL和 TCP 通信了。简言之，所谓 HTTPS，其实就是身披 SSL 协议这层外壳的HTTP；

2.Http/Https处于ISO的应用层

ISO7层模型，网络由下往上分为：

物理层-- 网线，集线器hub；

数据链路层-- 交换机，mac地址；

网络层-- 路由器，IP协议；

传输层-- TCP/UDP协议；

会话层-- …

表示层-- …

应用层-- FTP、Telnet、SMTP、RIP、NFS、DNS。 HTTP(s)协议；

3.SSL/TLS是什么？

SSL就是Https中的s，学习https的关键就在于SSL的内容，而ssl的内容又包含一系列的加密方法的内容，所以实际上学习的重点其实是SSL下面的加密方法；

3.1.SSL

SSL：（Secure Socket Layer，安全套接字层），位于可靠的面向连接的网络层协议和应用层协议之间的一种协议层。SSL通过互相认证、使用数字签名确保完整性、使用加密确保私密性，以实现客户端和服务器之间的安全通讯。该协议由两层组成：SSL记录协议和SSL握手协议；

SSL是Netscape开发的专门用户保护Web通讯的，目前版本为3.0。最新版本的TLS 1.0是IETF(工程任务组)制定的一种新的协议，它建立在SSL 3.0协议规范之上，是SSL 3.0的后续版本。两者差别极小，可以理解为SSL 3.1，它是写入了RFC的；

3.2.TLS

TLS：(Transport Layer Security，传输层安全协议)，用于两个应用程序之间提供保密性和数据完整性。该协议由两层组成：TLS记录协议和TLS握手协议；

4.SSL俩种基本的加密方法

4.1.对称密钥加密（共享密钥加密）

以共享密钥方式加密时必须将密钥也发给对方。可究竟怎样才能安全地转交？在互联网上转发密钥时，如果通信被监听那么密钥就可会落入攻击者之手，同时也就失去了加密的意义。另外还得设法安全地保管接收到的密钥。

4.2.非对称密钥加密（公开密钥加密） - Public-key cryptography

Client向Server发送请求前的通知；

Server收到前置招呼后，向Client提供一个带有签名，有公钥，并且只有自己有私钥的请求容器；

Client收到容器后用公钥打开，然后往容器内写入请求字段，再次发送给Server；

Hacker拦截到消息，但是没有私钥，无法破解信息；

Server收到信息，用自己私钥开开心心的阅读解析Client发来的请求；

5.Https的工作流程

可以看到工作流程，基本分为三个阶段：

认证服务器。浏览器内置一个受信任的CA机构列表，并保存了这些CA机构的证书。第一阶段服务器会提供经CA机构认证颁发的服务器证书，如果认证该服务器证书的CA机构，存在于浏览器的受信任CA机构列表中，并且服务器证书中的信息与当前正在访问的网站（域名等）一致，那么浏览器就认为服务端是可信的，并从服务器证书中取得服务器公钥，用于后续流程。否则，浏览器将提示用户，根据用户的选择，决定是否继续。当然，我们可以管理这个受信任CA机构列表，添加我们想要信任的CA机构，或者移除我们不信任的CA机构。

协商会话密钥。客户端在认证完服务器，获得服务器的公钥之后，利用该公钥与服务器进行加密通信，协商出两个会话密钥，分别是用于加密客户端往服务端发送数据的客户端会话密钥，用于加密服务端往客户端发送数据的服务端会话密钥。在已有服务器公钥，可以加密通讯的前提下，还要协商两个对称密钥的原因，是因为非对称加密相对复杂度更高，在数据传输过程中，使用对称加密，可以节省计算资源。另外，会话密钥是随机生成，每次协商都会有不一样的结果，所以安全性也比较高。

加密通讯。此时客户端服务器双方都有了本次通讯的会话密钥，之后传输的所有Http数据，都通过会话密钥加密。这样网路上的其它用户，将很难窃取和篡改客户端和服务端之间传输的数据，从而保证了数据的私密性和完整性。

6.常见加密算法

6.1.对称加密算法

常用的算法包括：

DES（Data Encryption Standard）：数据加密标准，速度较快，适用于加密大量数据的场合。

3DES（Triple DES）：是基于DES，对一块数据用三个不同的密钥进行三次加密，强度更高。

AES（Advanced Encryption Standard）：高级加密标准，是下一代的加密算法标准，速度快，安全级别高；

1、加密方和解密方使用同一个密钥。

2、加密解密的速度比较快，适合数据比较长时的使用。

3、密钥传输的过程不安全，且容易被破解，密钥管理也比较麻烦。

4、加密算法：DES（Data Encryption Standard）、3DES、AES（Advanced Encryption Standard，支持128、192、256、512位密钥的加密）、Blowfish。

5、加密工具：openssl、gpg(pgp工具)

6.2.非对称加密算法

RSA：由 RSA 公司发明，是一个支持变长密钥的公共密钥算法，需要加密的文件块的长度也是可变的；

DSA（Digital Signature Algorithm）：数字签名算法，是一种标准的 DSS（数字签名标准）；

ECC（Elliptic Curves Cryptography）：椭圆曲线密码编码学。

ECC和RSA相比，在许多方面都有对绝对的优势，主要体现在以下方面：

抗攻击性强。相同的密钥长度，其抗攻击性要强很多倍。

计算量小，处理速度快。ECC总的速度比RSA、DSA要快得多。

存储空间占用小。ECC的密钥尺寸和系统参数与RSA、DSA相比要小得多，意味着它所占的存贮空间要小得多。这对于加密算法在IC卡上的应用具有特别重要的意义。

带宽要求低。当对长消息进行加解密时，三类密码系统有相同的带宽要求，但应用于短消息时ECC带宽要求却低得多。带宽要求低使ECC在无线网络领域具有广泛的应用前景。

1、每个用户拥用一对密钥加密：公钥和私钥。

2、公钥加密，私钥解密；私钥加密，公钥解密。

3、公钥传输的过程不安全，易被窃取和替换。

4、由于公钥使用的密钥长度非常长，所以公钥加密速度非常慢，一般不使用其去加密。

5、某一个用户用其私钥加密，其他用户用其公钥解密，实现数字签名的作用。

6、公钥加密的另一个作用是实现密钥交换。

7、加密和签名算法：RSA、ELGamal。

8、公钥签名算法：DSA。

9、加密工具：gpg、openssl

由于非对称加密算法的运行速度比对称加密算法的速度慢很多，当我们需要加密大量的数据时，建议采用对称加密算法，提高加解密速度。

对称加密算法不能实现签名，因此签名只能非对称算法。

由于对称加密算法的密钥管理是一个复杂的过程，密钥的管理直接决定着他的安全性，因此当数据量很小时，我们可以考虑采用非对称加密算法。

在实际的操作过程中，我们通常采用的方式是：采用非对称加密算法管理对称算法的密钥，然后用对称加密算法加密数据，这样我们就集成了两类加密算法的优点，既实现了加密速度快的优点，又实现了安全方便管理密钥的优点。

6.3.单向加密（散列算法）

散列是信息的提炼，通常其长度要比信息小得多，且为一个固定长度。加密性强的散列一定是不可逆的，这就意味着通过散列结果，无法推出任何部分的原始信息。任何输入信息的变化，哪怕仅一位，都将导致散列结果的明显变化，这称之为雪崩效应。散列还应该是防冲突的，即找不出具有相同散列结果的两条信息。具有这些特性的散列结果就可以用于验证信息是否被修改。

单向散列函数一般用于产生消息摘要，密钥加密等，常见的有：

1、MD5（Message Digest Algorithm 5）：是RSA数据安全公司开发的一种单向散列算法，非可逆，相同的明文产生相同的密文。

2、SHA（Secure Hash Algorithm）：可以对任意长度的数据运算生成一个160位的数值；

SHA-1与MD5的比较

因为二者均由MD4导出，SHA-1和MD5彼此很相似。相应的，他们的强度和其他特性也是相似，但还有以下几点不同：

1、对强行供给的安全性：最显著和最重要的区别是SHA-1摘要比MD5摘要长32 位。使用强行技术，产生任何一个报文使其摘要等于给定报摘要的难度对MD5是2128数量级的操作，而对SHA-1则是2160数量级的操作。这样，SHA-1对强行攻击有更大的强度。

2、对密码分析的安全性：由于MD5的设计，易受密码分析的攻击，SHA-1显得不易受这样的攻击。

3、速度：在相同的硬件上，SHA-1的运行速度比MD5慢。

1、特征：雪崩效应、定长输出和不可逆。

2、作用是：确保数据的完整性。

3、加密算法：md5（标准密钥长度128位）、sha1（标准密钥长度160位）、md4、CRC-32

4、加密工具：md5sum、sha1sum、openssl dgst。