一、學習思路
二某宪、HTTPS 協(xié)議層次
SSL和TLS為數(shù)據(jù)安全通信提供支持仿村。
三、HTTPS設(shè)計思路
1兴喂、服務器生成公鑰對A蔼囊，把公鑰和其他信息info發(fā)送給CA機構(gòu)，申請證書衣迷；
2畏鼓、CA機構(gòu)，有一套自己的公鑰對S壶谒，CA機構(gòu)將info生成數(shù)字摘要云矫，并使用S私鑰對摘要進行加密，CA機構(gòu)在操作系統(tǒng)系統(tǒng)有有一套證書佃迄，保存的是S公鑰泼差；
3贵少、CA機構(gòu)將info和加密后的數(shù)字摘要生成證書發(fā)送給服務器呵俏；
4、服務器進行https通信時滔灶，先發(fā)送證書普碎；
5.6.7、客戶端收到證書后录平，首先驗證證書合法性麻车，獲取OS內(nèi)部受信任的CA證書，使用OS公鑰對證書摘要進行解密出hash值斗这，再使用相同的hash算法對證書內(nèi)容進行hash計算动猬，比較兩個hash值是否一致，一致則認為證書合法表箭；
8赁咙、客戶端驗證證書合法后，client生成對稱秘鑰對，并使用公鑰A將秘鑰對加密彼水，發(fā)送給服務器崔拥，之后的交互數(shù)據(jù)，則使用對稱秘鑰加密凤覆。（實際過程并未如此）
由此可見链瓦，整個HTTPS過程涉及到兩對公鑰對，一是用戶加密數(shù)據(jù)通信的對稱秘鑰盯桦，放在數(shù)字證書中慈俯；二是CA機構(gòu)的公鑰對，放在OS內(nèi)俺附，用于驗證證書是否合法
四肥卡、TLS握手
整個交互過程可以分為三個階段：tcp握手，tls握手（明文或者密文）事镣，tls數(shù)據(jù)交互（密文）
tls握手用于驗證雙方及協(xié)商通信的加密秘鑰步鉴。
一般的，tls握手過程是明文交互的璃哟，也可以使用RSA對稱加密氛琢，雙方協(xié)商一致就可以。
有三種情況的握手：
a随闪、只驗證服務器的SSL握手過程
b阳似、驗證服務器和客戶端的SSL握手過程
c、恢復原有會話的SSL握手過程
下圖展示了“a铐伴、只驗證服務器的SSL握手過程”
注意撮奏，第4階段，server key exchange是可選的当宴，作為證書的補充
下列場景才會有server key exchange
協(xié)商采用了RSA加密畜吊，但服務器端的證書沒有提供RSA公鑰
協(xié)商采用了DH加密，但服務器端的證書沒有提供DH參數(shù)
協(xié)商采用了fortezza_kea加密户矢，但是服務端的證書沒有提供參數(shù)
4.1玲献、TLS會話緩存機制
為了加快建立握手的速度，減少協(xié)議帶來的性能降低和資源消耗梯浪，TLS協(xié)議有兩類會話緩存機制：
會話標識session ID和會話記錄session ticket.
client -> server:? clienthello(session id)
server -> client:? serverhello, change cipher spec, encrypted handshake message
client -> server:? change cipherspec, encrypted handshake message
客戶端再次和服務器建立連接捌年，則在client中session
ID中攜帶記錄的信息，發(fā)送給服務器挂洛。
服務器根據(jù)session ID檢索緩存記錄礼预，如果沒有檢索到，則按正常的握手進行虏劲；
如果檢索到托酸，則返回change_cipher_spec與encrypted_handshake_message;
如果客戶端能夠驗證通過服務器加密數(shù)據(jù)荠藤，則客戶端同樣發(fā)送change_cipher_spec與encrypted_handshake_message信息；
服務器驗證數(shù)據(jù)通過获高，則握手建立成功哈肖，開始進行正常的加密數(shù)據(jù)通信；
4.2念秧、客戶端重連
客服端和服務器之間建立了有效TLS連接并通信淤井；
客戶端需要更新秘鑰，主動發(fā)出client_hello信息摊趾；
服務器識別重建連接請求后币狠，發(fā)送server_hello信息；
客戶端和服務器開始新的重建連接過程砾层；
4.3漩绵、服務器重連
客服端和服務器之間建立了有效TLS連接并通信；
客戶端訪問受保護的信息肛炮；
服務端返回hello_request信息止吐；
客戶端收到hello_request信息之后發(fā)送client_hello信息，開始重新建立連接侨糟；
五碍扔、證書
5.1、證書結(jié)構(gòu)
版本：標識證書的版本（1,2和3）
序列號：標識證書的唯一標識符
簽名算法：本證書所用簽名算法
頒發(fā)者：證書頒發(fā)者的可識別名
使用者：證書擁有者的可識別名
公鑰：證書發(fā)布的公鑰
CRL：證書吊銷列表秕重，包含CA已經(jīng)吊銷的證書序列號及其吊銷日期
證書策略：
使用者秘鑰標識符
頒發(fā)機構(gòu)秘鑰標識符：用于證書鏈的驗證
證書吊銷列表（CRL）與證書狀態(tài)在線查詢協(xié)議（OCSP）
一般CA都只是每隔一定時間（幾天或者幾個月）才發(fā)布新的吊銷列表不同，所以CRL不能及時反映證書狀態(tài)。
而OCSP就能滿足實時在線查詢證書狀態(tài)的要求溶耘。OCSP服務器會返回證書的三個狀態(tài)：正常二拐、吊銷和未知。
在頒發(fā)機構(gòu)信息訪問提供了OCSP服務器地址 http://ocsp.wsign.com
瀏覽器在訪問https網(wǎng)站是凳兵，先檢查此證書是否已經(jīng)被吊銷百新，如果證書已經(jīng)被吊銷，則會顯示警告信息： “此組織的證書已被吊銷留荔。安全證書問題可能顯示試圖欺騙您或截獲您向服務器發(fā)送的數(shù)據(jù)吟孙。建議關(guān)閉此網(wǎng)頁澜倦，并且不要繼續(xù)瀏覽該網(wǎng)站聚蝶。 ”
5.2、信任鏈
CA組織結(jié)構(gòu)是一個樹結(jié)構(gòu)藻治，一個root CA下面有多個mid CA碘勉，而mid CA又可以包含多個mid CA。
root CA和mid CA都可以頒發(fā)證書給用戶桩卵，頒發(fā)的分別是root證書和中間證書验靡，最終用戶用來認證公鑰的證書被稱為end-user證書倍宾。
如果end-user證書是mid CA頒發(fā)的，那么握手階段胜嗓，需要把中間證書也一并發(fā)給客戶端高职。
證書鏈驗證過程：
六、秘鑰協(xié)商過程
在TLS握手階段確定了雙方使用的密碼學套件辞州。
(秘鑰協(xié)商怔锌、證書驗證、數(shù)據(jù)加密是三個獨立的過程)
舉例：
TLS_DHE_RSA_WITH_AES_256_CBC_SHA
DHE_RSA：表示握手過程中使用的非對稱加密算法（秘鑰交換用的是DHE, 證書用的RSA）,如果WITH只有一個变过，那么表示交換信息和證書用的是同一個算法
??????? （可選的主要的密鑰交換算法包括:RSA, DH, ECDH, ECDHE埃元。可選的主要的證書算法包括：RSA, DSA, ECDSA媚狰。兩者可以獨立選擇岛杀，并不沖突）
AES_256_CBC_SHA：表示加密信道的對稱加密算法和hash算法
?
七、秘鑰交換算法
雙方在握手過程中崭孤，通過秘鑰交換算法类嗤，確定后續(xù)通信的秘鑰
常用的秘鑰交換算法：RSA、DH類秘鑰交換算法
7.1辨宠、RSA秘鑰交換過程：
A->B
B：把公鑰放在證書中
A：使用隨機數(shù)算法土浸，生成一個秘鑰key，用公鑰加密彭羹，發(fā)送給B黄伊。
RSA面臨的問題：一旦私鑰外泄（私鑰參與了協(xié)商過程），那么key就能解密之前監(jiān)聽的所有的密文（向前不安全）派殷，安全性取決于私鑰是否保存完好还最。
7.2、更安全的DH類秘鑰交換算法
DH類秘鑰算法有：DH, DHE, ECDH, ECDHE
DH(靜態(tài)DH算法毡惜，秘鑰交換始終選擇相同的私鑰拓轻，因此，每次的共享私鑰都相同)
DHE(臨時DH算法经伙，每個連接生成一個臨時的DH秘鑰扶叉，因此同一秘鑰永遠不會被使用兩次。向前保密)
7.3帕膜、DHE秘鑰交換算法(基于離散對數(shù)難題)簡單說明：
??? A->B
??? A：生成一個隨機數(shù)X（作為自己的私鑰）枣氧，a= g^x mod p (g的x次方對p取模)，p 是個大素數(shù)垮刹，g是生成數(shù)达吞，將a發(fā)送給B????????
? ? B：生成一個隨機數(shù)Y（作為自己的私鑰），b= g^y mod p荒典，將b發(fā)送給A酪劫。
? ?A: 計算 key1 = b^x mod p
??? B：計算 key2 = a^y mod p
? ? 根據(jù)數(shù)學邏輯吞鸭，key1=key2,所以秘鑰交換成功
DHE安全性體現(xiàn)在：傳輸?shù)闹皇莂、b覆糟、p刻剥、g,中間沒有傳輸私鑰x和y，在已知這四個數(shù)很難得出x和y（依賴于離散）滩字，保證了安全透敌。
DH秘鑰計算舉例：
假設(shè) g =10， p = 7踢械，x = 3, a = 6酗电，y = 11 , b = 5
key1 = ((g^x)mod p)^y mod p = ((10^3)mod 7)^11 mod 7 =6
key2 = ((g^y)mod p)^x mod p = ((10^11)mod 7)^3 mod 7 =6
7.4、基于ECDHE的秘鑰交換算法（基于橢圓離散對數(shù)難題）
ECDHE的運算是把DHE中模冪運算替換成了點乘運算内列，速度更快撵术，可逆更難
A->B
A：生成一個隨機數(shù)Ra，計算Pa(x,y) = Ra * Q(x, y)话瞧，Q(x, y)為全世界公認的某個橢圓曲線算法的基點嫩与。將Pa(x, y)發(fā)送至服務器。
B：生成隨機值Rb交排，計算Pb(x,y)= Rb * Q(x, y)划滋。將Pb(x, y)發(fā)送至客戶端。
A：計算Sa(x,y) = Ra * Pb(x, y)
B：計算Sb(x,y) = Rb * Pa(x, y)
算法保證了Sa =Sb = S埃篓，提取其中的S的x向量作為密鑰（預主密鑰）
