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HTTPS：初識(shí)SSL

2021-02-02    分類(lèi)： 網(wǎng)站建設(shè)

HTTPS：初識(shí)ssl

一、ssl簡(jiǎn)介

ssl中文名為安全套接字層(Secure Sockets Layer),現(xiàn)如今是應(yīng)用最廣泛的數(shù)據(jù)加密協(xié)議，該協(xié)議是由網(wǎng)景公司在90年代設(shè)計(jì)的主要用于Web的安全傳輸協(xié)議。該協(xié)議歷經(jīng)了三個(gè)版本，分別是ssl1.0、ssl2.0、ssl3.0。直到IETF將ssl進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，并將其稱(chēng)為T(mén)LS(Transport Layer Security)傳輸層安全。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)TLS（傳輸層安全）是更為安全的升級(jí)版 ssl，而現(xiàn)在用的也基本是TLS協(xié)議。但是由于ssl這一術(shù)語(yǔ)更為常用，因此我們?nèi)匀粚⑽覀兊陌踩C書(shū)稱(chēng)作 ssl或者ssl/TLS。到現(xiàn)在TLS也已經(jīng)經(jīng)歷了四個(gè)版本，分別是TLS1.0,TLS1.1(2006),TLS1.2(2008),TLS1.3(2018)。

1.1 非對(duì)稱(chēng)加密算法

所謂的“非對(duì)稱(chēng)加密技術(shù)”，意思就是說(shuō)：“加密”和“解密”使用不同的密鑰 即每個(gè)用戶(hù)都有兩把鑰匙，一把公鑰一把私鑰。公鑰是對(duì)外發(fā)布的，所有人都看的到所有人的公鑰，私鑰是自己保存，每個(gè)人都只知道自己的私鑰而不知道別人的。用該用戶(hù)的公鑰加密后只能該用戶(hù)的私鑰才能解密。這種情況下，公鑰是用來(lái)加密信息的，確保只有特定的人（用誰(shuí)的公鑰就是誰(shuí)）才能解密該信息。1.2 對(duì)稱(chēng)加密算法

所謂的“對(duì)稱(chēng)加密技術(shù)”比較簡(jiǎn)單，意思就是說(shuō)：“加密”和“解密”使用相同的密鑰。就好比你用 7zip 或 WinRAR 創(chuàng)建一個(gè)帶密碼（口令）的加密壓縮包。當(dāng)你下次要把這個(gè)壓縮文件解開(kāi)的時(shí)候，你需要輸入同樣的密碼。在這個(gè)例子中，密碼/口令就如同剛才說(shuō)的“密鑰”。

1.3 特點(diǎn)

? ssl可對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加密，防止第三方竊取數(shù)據(jù)

? ssl協(xié)議具有防篡改機(jī)制，如果傳輸?shù)臄?shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中被人篡改，通信雙方就會(huì)立刻發(fā)現(xiàn)

? ssl也具有身份驗(yàn)證機(jī)制，防止身份被人冒充

1.4 ssl在TCP/IP模型中的位置



二、. 基本運(yùn)行過(guò)程

ssl/TLS協(xié)議基本思路是采用的非對(duì)稱(chēng)加密算法，客戶(hù)端先向服務(wù)器請(qǐng)求公鑰，然后再用公鑰進(jìn)行數(shù)據(jù)加密，服務(wù)器接收到密文之后，再用自己的私鑰解密。

? 1.客戶(hù)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

從上面的簡(jiǎn)要過(guò)程可以看出，我們還使用了對(duì)稱(chēng)加密算法，這是因?yàn)椋绻蛻?hù)端與服務(wù)器的每一次會(huì)話都使用公鑰進(jìn)行加密運(yùn)算，由于公鑰加密的計(jì)算量是非常大的，因此為了減少這個(gè)加密計(jì)算消耗的時(shí)間，我們對(duì)交互數(shù)據(jù)使用對(duì)稱(chēng)加密算法（時(shí)間消耗相比于非對(duì)稱(chēng)算法少很多），我們只需要使用在最開(kāi)始的公鑰加密算法獲取服務(wù)器給的對(duì)稱(chēng)加密算法的對(duì)話密鑰，接下來(lái)的數(shù)據(jù)交互使用對(duì)話密鑰進(jìn)行加解密就行了。

而上面的1和2我們又將其稱(chēng)之為"握手階段" 握手階段客戶(hù)端與服務(wù)器之間存在四次通信，且通信的數(shù)據(jù)都是明文傳輸?shù)?/strong>。

2.1客戶(hù)端請(qǐng)求



客戶(hù)端向服務(wù)器發(fā)出需要加密通信的請(qǐng)求，這一步叫做ClientHello請(qǐng)求 客戶(hù)端提供的信息如下

信息

客戶(hù)端支持的TLS協(xié)議版本

客戶(hù)端生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)，用于后續(xù)生成“對(duì)話密鑰”

客戶(hù)端支持的加密方法，比如DHE-RSA非對(duì)稱(chēng)加密算法

支持的壓縮算法


2.2 服務(wù)器回應(yīng)




信息

確認(rèn)需要使用的TLS協(xié)議版本

服務(wù)器也會(huì)生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)，用于后續(xù)生成“對(duì)話密鑰”

確認(rèn)使用的加密算法，比如DHE-RSA非對(duì)稱(chēng)加密算法

服務(wù)器的證書(shū)

如果服務(wù)器需要確認(rèn)客戶(hù)端的身份，就會(huì)包含一個(gè)證書(shū)請(qǐng)求，要求客戶(hù)端提供客戶(hù)端證書(shū)確認(rèn)身份


2.3客戶(hù)端再回應(yīng)

客戶(hù)端得到響應(yīng)之后，先驗(yàn)證服務(wù)器的證書(shū)，如果有問(wèn)題，就會(huì)向用戶(hù)提示警告是否繼續(xù)訪問(wèn)，如果沒(méi)有問(wèn)題，客戶(hù)端就取出證書(shū)中的公鑰，然后向服務(wù)器發(fā)送以下數(shù)據(jù)



信息

發(fā)送一個(gè)用公鑰加密的隨機(jī)數(shù)數(shù)據(jù)，這個(gè)隨機(jī)數(shù)也被稱(chēng)為pre-master key

編碼更改通知，告訴服務(wù)器以后的數(shù)據(jù)都將采用已商定的加密方法和密鑰發(fā)送

客戶(hù)端握手結(jié)束通知，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(lái)提供給服務(wù)器做防篡改驗(yàn)證

到這里，我們可能會(huì)有疑問(wèn)，為什么一定要用三個(gè)隨機(jī)數(shù)來(lái)生成會(huì)話密鑰，原因如下：

不管是客戶(hù)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(shū)是靜態(tài)的，因此十分有必要引入一種隨機(jī)因素來(lái)保證協(xié)商出來(lái)的密鑰的隨機(jī)性。

對(duì)于RSA密鑰交換算法來(lái)說(shuō)，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(guò)**一個(gè)密鑰導(dǎo)出器最終導(dǎo)出一個(gè)對(duì)稱(chēng)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(lái)，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(hù)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。"

2.4服務(wù)器最后的回應(yīng)

服務(wù)器收到客戶(hù)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"。

信息

編碼更改通知，告訴服務(wù)器以后的數(shù)據(jù)都將采用已商定的加密方法和密鑰發(fā)送

服務(wù)器握手結(jié)束通知，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(lái)提供給客戶(hù)端做數(shù)據(jù)防篡改驗(yàn)證

到這里，整個(gè)握手階段全部結(jié)束，之后，客戶(hù)端就可以與服務(wù)器進(jìn)行加密通信了，對(duì)數(shù)據(jù)使用“會(huì)話密鑰”做對(duì)稱(chēng)加密。

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