看圖學(xué)HTTPS

前言

之前說到HTTPS懦窘,在我的概念中就是更安全,需要服務(wù)器配置證書稚配,但是到底什么是HTTPS畅涂,為什么會(huì)更安全,整套流程又是如何實(shí)現(xiàn)的道川,在腦子里沒有具體的概念午衰。所以,我花了幾天的時(shí)間冒萄,通過參考一些文章臊岸,學(xué)習(xí)了HTTPS整套機(jī)制的實(shí)現(xiàn),想要通過一篇文章把我學(xué)習(xí)到的東西總結(jié)出來尊流,讓更多之前不清楚HTTPS到底是什么的同學(xué)有一個(gè)入門的理解帅戒。

我看過的很多文章都是通過大量的文字和協(xié)議圖來解釋,但往往會(huì)讓人感覺有點(diǎn)枯燥奠旺,這篇文章我會(huì)通過一幅幅流程圖蜘澜,形象的說明從HTTP到HTTPS的演變過程,讓大家可以更容易理解一些响疚。當(dāng)然,這個(gè)只是入門級瞪醋,如果想要學(xué)習(xí)更深入的HTTPS的知識(shí)忿晕,還是要深入到一個(gè)個(gè)協(xié)議里面,看一些大部頭银受,才可以達(dá)到完全理解的效果践盼。
正文
HTTP是什么樣的鸦采?
HTTP是屬于應(yīng)用層的協(xié)議,它是基于TCP/IP的咕幻,所以它只是規(guī)定一些要傳輸?shù)膬?nèi)容渔伯,以及頭部信息,然后通過TCP協(xié)議進(jìn)行傳輸肄程,依靠IP協(xié)議進(jìn)行尋址锣吼,通過一幅最簡單的圖來描述:


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客戶端發(fā)出請求,服務(wù)端進(jìn)行響應(yīng)蓝厌,就是這么簡單玄叠。在整個(gè)過程中,沒有任何加密的東西拓提,所以它是不安全的读恃,中間人可以進(jìn)行攔截,獲取傳輸和響應(yīng)的數(shù)據(jù)代态,造成數(shù)據(jù)泄露寺惫。
加個(gè)密呢?
因?yàn)樯蠄D中數(shù)據(jù)是明文傳輸?shù)谋囊桑覀兡芟氲阶詈唵蔚奶岣甙踩缘姆椒ň褪窃趥鬏斍皩?shù)據(jù)進(jìn)行加密西雀,如下圖:

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這種加密方式叫做:對稱加密。 加密和解密用同一個(gè)秘鑰的加密方式叫做對稱加密必尼。

好了蒋搜,我們對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密了,問題解決了嗎判莉?

多個(gè)客戶端怎么辦豆挽?
這是一個(gè)客戶端,但是在WWW上券盅,是成千上萬的客戶端帮哈,情況會(huì)怎樣呢?


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為所有的客戶端都應(yīng)用同一個(gè)秘鑰A锰镀,這種方式很顯然是不合理的娘侍,破解了一個(gè)用戶,所有的用戶信息都會(huì)被盜取泳炉。

想一想憾筏,是不是還有別的辦法呢?

相信大家都可以想到花鹅,如果對每一個(gè)客戶端都用不同的秘鑰進(jìn)行傳輸是不是就解決這個(gè)問題了:


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對稱加密秘鑰如何傳輸氧腰?
我們對每個(gè)客戶端應(yīng)用不同的對稱加密秘鑰,那么這個(gè)秘鑰客戶端或者服務(wù)端是如何知道的呢,只能是在一端生成一個(gè)秘鑰古拴,然后通過HTTP傳輸給另一端:


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那么這個(gè)傳輸秘鑰的過程箩帚,又如何保證加密?如果被中間人攔截黄痪,秘鑰也會(huì)被獲取紧帕。也許你會(huì)說,對秘鑰再進(jìn)行加密桅打,那又如何保證對秘鑰加密的過程是嗜,是加密的呢?
好像我們走入了 while(1)油额,出不來了叠纷。
非對稱加密
在對稱加密的路上走不通了,我們換個(gè)思路潦嘶,還有一種加密方式叫非對稱加密涩嚣,比如RSA。
非對稱加密會(huì)有一對秘鑰:公鑰和私鑰掂僵。
公鑰加密的內(nèi)容航厚,只有私鑰可以解開,私鑰加密的內(nèi)容锰蓬,所有的公鑰都可以解開(當(dāng)然是指和秘鑰是一對的公鑰)幔睬。


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私鑰只保存在服務(wù)器端,公鑰可以發(fā)送給所有的客戶端芹扭。
在傳輸公鑰的過程中麻顶,肯定也會(huì)有被中間人獲取的風(fēng)險(xiǎn),但在目前的情況下舱卡,至少可以保證客戶端通過公鑰加密的內(nèi)容辅肾,中間人是無法破解的,因?yàn)樗借€只保存在服務(wù)器端轮锥,只有私鑰可以破解公鑰加密的內(nèi)容矫钓。
現(xiàn)在我們還存在一個(gè)問題,如果公鑰被中間人拿到篡改呢:

MITM:Man-in-the-MiddleAttack


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客戶端拿到的公鑰是假的舍杜,如何解決這個(gè)問題新娜?

第三方認(rèn)證
公鑰被掉包,是因?yàn)榭蛻舳藷o法分辨?zhèn)骰毓€的到底是中間人既绩,還是服務(wù)器概龄,這也是密碼學(xué)中的身份驗(yàn)證問題。

在HTTPS中饲握,使用 證書 + 數(shù)字簽名 來解決這個(gè)問題旁钧。


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這里假設(shè)加密方式是MD5吸重,將網(wǎng)站的信息加密后通過第三方機(jī)構(gòu)的私鑰再次進(jìn)行加密互拾,生成數(shù)字簽名歪今。
數(shù)字證書 = 網(wǎng)站信息 + 數(shù)字簽名
假如中間人攔截后把服務(wù)器的公鑰替換為自己的公鑰,因?yàn)閿?shù)字簽名的存在颜矿,會(huì)導(dǎo)致客戶端驗(yàn)證簽名不匹配寄猩,這樣就防止了中間人替換公鑰的問題。


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瀏覽器安裝后會(huì)內(nèi)置一些權(quán)威第三方認(rèn)證機(jī)構(gòu)的公鑰骑疆,比如VeriSign田篇、Symantec以及GlobalSign等等,驗(yàn)證簽名的時(shí)候直接就從本地拿到相應(yīng)第三方機(jī)構(gòu)的公鑰箍铭,對私鑰加密后的數(shù)字簽名進(jìn)行解密得到真正的簽名泊柬,然后客戶端利用簽名生成規(guī)則進(jìn)行簽名生成,看兩個(gè)簽名是否匹配诈火,如果匹配認(rèn)證通過兽赁,不匹配則獲取證書失敗。
為什么要有簽名冷守?

大家可以想一下刀崖,為什么要有數(shù)字簽名這個(gè)東西呢?
第三方認(rèn)證機(jī)構(gòu)是一個(gè)開放的平臺(tái)拍摇,我們可以去申請亮钦,中間人也可以去申請呀:


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如果沒有簽名,只對網(wǎng)站信息進(jìn)行第三方機(jī)構(gòu)私鑰加密的話充活,會(huì)存在下面的問題:
image.png

因?yàn)闆]有認(rèn)證蜂莉,所以中間人也向第三方認(rèn)證機(jī)構(gòu)進(jìn)行申請,然后攔截后把所有的信息都替換成自己的混卵,客戶端仍然可以解密映穗,并且無法判斷這是服務(wù)器的還是中間人的,最后造成數(shù)據(jù)泄露淮菠。
對稱加密
在安全的拿到服務(wù)器的公鑰之后男公,客戶端會(huì)隨機(jī)生成一個(gè)對稱秘鑰,使用服務(wù)器公鑰加密合陵,傳輸給服務(wù)端枢赔,此后,相關(guān)的 Application Data 就通過這個(gè)隨機(jī)生成的對稱秘鑰進(jìn)行加密/解密拥知,服務(wù)器也通過該對稱秘鑰進(jìn)行解密/加密:
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整體流程圖
HTTPS = HTTP + TLS/SSL


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HTTPS中具體的內(nèi)容還有很多踏拜,可以通過下圖做一個(gè)參考:


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總結(jié)
HTTPS就是使用SSL/TLS協(xié)議進(jìn)行加密傳輸,讓客戶端拿到服務(wù)器的公鑰低剔,然后客戶端隨機(jī)生成一個(gè)對稱加密的秘鑰速梗,使用公鑰加密肮塞,傳輸給服務(wù)端,后續(xù)的所有信息都通過該對稱秘鑰進(jìn)行加密解密姻锁,完成整個(gè)HTTPS的流程枕赵。

參考鏈接https://juejin.im/post/5b0274ac6fb9a07aaa118f49

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