我来给大家图解一下,绝对清晰!★ HTTPS 解决了 HTTP 的哪些问题?
HTTP 由于是明文传输,所以安全上存在以下三个风险:
- 窃听风险,比如通信链路上可以获取通信内容,用户号容易没。
- 篡改风险,比如强制入垃圾广告,视觉污染,用户眼容易瞎。
- 冒充风险,比如冒充淘宝网站,用户钱容易没。
HTTPS 在 HTTP 与 TCP 层之间加入了
SSL/TLS
协议,可以很好的解决了上述的风险:
- 信息加密:交互信息无法被窃取,但你的号会因为「自身忘记」账号而没。
- 校验机制:无法篡改通信内容,篡改了就不能正常显示,但百度「竞价排名」依然可以搜索垃圾广告。
- 身份证书:证明淘宝是真的淘宝网,但你的钱还是会因为「剁手」而没。
可见,只要自身不做「恶」,SSL/TLS 协议是能保证通信是安全的。
★ HTTPS 是如何解决上面的三个风险的?
- 混合加密的方式实现信息的机密性,解决了窃听的风险。
- 摘要算法的方式来实现完整性,它能够为数据生成独一无二的「指纹」,指纹用于校验数据的完整性,解决了篡改的风险。
- 将服务器公钥放入到数字证书中,解决了冒充的风险。
1. 混合加密
通过混合加密的方式可以保证信息的机密性,解决了窃听的风险。
HTTPS 采用的是对称加密和非对称加密结合的「混合加密」方式:
- 在通信建立前采用非对称加密的方式交换「会话秘钥」,后续就不再使用非对称加密。
- 在通信过程中全部使用对称加密的「会话秘钥」的方式加密明文数据。
采用「混合加密」的方式的原因:
- 对称加密只使用一个密钥,运算速度快,密钥必须保密,无法做到安全的密钥交换。
- 非对称加密使用两个密钥:公钥和私钥,公钥可以任意分发而私钥保密,解决了密钥交换问题但速度慢。
2. 摘要算法
摘要算法用来实现完整性,能够为数据生成独一无二的「指纹」,用于校验数据的完整性,解决了篡改的风险。
客户端在发送明文之前会通过摘要算法算出明文的「指纹」,发送的时候把「指纹 + 明文」一同 加密成密文后,发送给服务器,服务器解密后,用相同的摘要算法算出发送过来的明文,通过比较客户端携带的「指纹」和当前算出的「指纹」做比较,若「指纹」相同,说明数据是完整的。
3. 数字证书
客户端先向服务器端索要公钥,然后用公钥加密信息,服务器收到密文后,用自己的私钥解密。
这就存在些问题,如何保证公钥不被篡改和信任度?
所以这里就需要借助第三方权威机构
CA
(数字证书认证机构),将服务器公钥放在数字证书(由数字证书认证机构颁发)中,只要证书是可信的,公钥就是可信的。
通过数字证书的方式保证服务器公钥的身份,解决冒充的风险。
HTTPS 是如何建立连接的?其间交互了什么?
SSL/TLS 协议基本流程:
- 客户端向服务器索要并验证服务器的公钥。
- 双方协商生产「会话秘钥」。
- 双方采用「会话秘钥」进行加密通信。
前两步也就是 SSL/TLS 的建立过程,也就是握手阶段。
SSL/TLS 的「握手阶段」涉及四次通信,可见下图:
SSL/TLS 协议建立的详细流程:
1. ClientHello
首先,由客户端向服务器发起加密通信请求,也就是
ClientHello
请求。
在这一步,客户端主要向服务器发送以下信息:
(1)客户端支持的 SSL/TLS 协议版本,如 TLS 1.2 版本。
(2)客户端生产的随机数(
Client Random
),后面用于生产「会话秘钥」。
(3)客户端支持的密码套件列表,如 RSA 加密算法。
2. SeverHello
服务器收到客户端请求后,向客户端发出响应,也就是
SeverHello
。服务器回应的内容有如下内容:
(1)确认 SSL/ TLS 协议版本,如果浏览器不支持,则关闭加密通信。
(2)服务器生产的随机数(
Server Random
),后面用于生产「会话秘钥」。
(3)确认的密码套件列表,如 RSA 加密算法。
(4)服务器的数字证书。
3.客户端回应
客户端收到服务器的回应之后,首先通过浏览器或者操作系统中的 CA 公钥,确认服务器的数字证书的真实性。
如果证书没有问题,客户端会从数字证书中取出服务器的公钥,然后使用它加密报文,向服务器发送如下信息:
(1)一个随机数(
pre-master key
)。该随机数会被服务器公钥加密。
(2)加密通信算法改变通知,表示随后的信息都将用「会话秘钥」加密通信。
(3)客户端握手结束通知,表示客户端的握手阶段已经结束。这一项同时把之前所有内容的发生的数据做个摘要,用来供服务端校验。
上面第一项的随机数是整个握手阶段的第三个随机数,这样服务器和客户端就同时有三个随机数,接着就用双方协商的加密算法,各自生成本次通信的「会话秘钥」。
4. 服务器的最后回应
服务器收到客户端的第三个随机数(
pre-master key
)之后,通过协商的加密算法,计算出本次通信的「会话秘钥」。然后,向客户端发生最后的信息:
(1)加密通信算法改变通知,表示随后的信息都将用「会话秘钥」加密通信。
(2)服务器握手结束通知,表示服务器的握手阶段已经结束。这一项同时把之前所有内容的发生的数据做个摘要,用来供客户端校验。
至此,整个 SSL/TLS 的握手阶段全部结束。接下来,客户端与服务器进入加密通信,就完全是使用普通的 HTTP 协议,只不过用「会话秘钥」加密内容。
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