HTTPS 原理详解

 随着 HTTPS 建站的成本下降,现在大部分的网站都已经开始用上 HTTPS 协议。大家都知道 HTTPS 比 HTTP 安全,也听说过与 HTTPS 协议相关的概念有 SSL 、非对称加密、 CA证书等,但对于以下灵魂三拷问可能就答不上了:7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

1.为什么用了 HTTPS 就是安全的?7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

2.HTTPS 的底层原理如何实现?7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

3.用了 HTTPS 就一定安全吗?7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

本文将层层深入,从原理上把 HTTPS 的安全性讲透。7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

HTTPS 的实现原理7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

大家可能都听说过 HTTPS 协议之所以是安全的是因为 HTTPS 协议会对传输的数据进行加密,而加密过程是使用了非对称加密实现。但其实,HTTPS 在内容传输的加密上使用的是对称加密,非对称加密只作用在证书验证阶段。7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

HTTPS的整体过程分为证书验证和数据传输阶段,具体的交互过程如下:7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

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① 证书验证阶段7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

浏览器发起 HTTPS 请求7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

服务端返回 HTTPS 证书7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

客户端验证证书是否合法,如果不合法则提示告警7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

② 数据传输阶段7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

1.当证书验证合法后,在本地生成随机数7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

2.通过公钥加密随机数,并把加密后的随机数传输到服务端7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

3.服务端通过私钥对随机数进行解密7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

4.服务端通过客户端传入的随机数构造对称加密算法,对返回结果内容进行加密后传输7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

为什么数据传输是用对称加密?7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

首先,非对称加密的加解密效率是非常低的,而 http 的应用场景中通常端与端之间存在大量的交互,非对称加密的效率是无法接受的;7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

另外,在 HTTPS 的场景中只有服务端保存了私钥,一对公私钥只能实现单向的加解密,所以 HTTPS 中内容传输加密采取的是对称加密,而不是非对称加密。7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

为什么需要 CA 认证机构颁发证书?7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

HTTP 协议被认为不安全是因为传输过程容易被监听者勾线监听、伪造服务器,而 HTTPS 协议主要解决的便是网络传输的安全性问题。7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

首先我们假设不存在认证机构,任何人都可以制作证书,这带来的安全风险便是经典的“中间人攻击”问题。7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

“中间人攻击”的具体过程如下:7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

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过程原理:7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

1.本地请求被劫持(如DNS劫持等),所有请求均发送到中间人的服务器7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

2.中间人服务器返回中间人自己的证书7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

3.客户端创建随机数,通过中间人证书的公钥对随机数加密后传送给中间人,然后凭随机数构造对称加密对传输内容进行加密传输7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

4.中间人因为拥有客户端的随机数,可以通过对称加密算法进行内容解密7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

5.中间人以客户端的请求内容再向正规网站发起请求7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

6.因为中间人与服务器的通信过程是合法的,正规网站通过建立的安全通道返回加密后的数据7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

7.中间人凭借与正规网站建立的对称加密算法对内容进行解密7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

8.中间人通过与客户端建立的对称加密算法对正规内容返回的数据进行加密传输7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

9.客户端通过与中间人建立的对称加密算法对返回结果数据进行解密7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

由于缺少对证书的验证,所以客户端虽然发起的是 HTTPS 请求,但客户端完全不知道自己的网络已被拦截,传输内容被中间人全部窃取。7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

浏览器是如何确保 CA 证书的合法性?7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

1. 证书包含什么信息?7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

颁发机构信息7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

公钥7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

公司信息7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

域名7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

有效期7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

指纹7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

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2. 证书的合法性依据是什么?7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

首先,权威机构是要有认证的,不是随便一个机构都有资格颁发证书,不然也不叫做权威机构。7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

另外,证书的可信性基于信任制,权威机构需要对其颁发的证书进行信用背书,只要是权威机构生成的证书,我们就认为是合法的。7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

所以权威机构会对申请者的信息进行审核,不同等级的权威机构对审核的要求也不一样,于是证书也分为免费的、便宜的和贵的。7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

3. 浏览器如何验证证书的合法性?7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

浏览器发起 HTTPS 请求时,服务器会返回网站的 SSL 证书,浏览器需要对证书做以下验证:7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

1.验证域名、有效期等信息是否正确。证书上都有包含这些信息,比较容易完成验证;7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

2.判断证书来源是否合法。每份签发证书都可以根据验证链查找到对应的根证书,操作系统、浏览器会在本地存储权威机构的根证书,利用本地根证书可以对对应机构签发证书完成来源验证;7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

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3.判断证书是否被篡改。需要与 CA 服务器进行校验;7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

4.判断证书是否已吊销。通过CRL(Certificate Revocation List 证书注销列表)和 OCSP(Online Certificate Status Protocol 在线证书状态协议)实现,其中 OCSP 可用于第3步中以减少与 CA 服务器的交互,提高验证效率7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

以上任意一步都满足的情况下浏览器才认为证书是合法的。7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

这里插一个我想了很久的但其实答案很简单的问题:7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

既然证书是公开的,如果要发起中间人攻击,我在官网上下载一份证书作为我的服务器证书,那客户端肯定会认同这个证书是合法的,如何避免这种证书冒用的情况?7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

其实这就是非加密对称中公私钥的用处,虽然中间人可以得到证书,但私钥是无法获取的,一份公钥是不可能推算出其对应的私钥,中间人即使拿到证书也无法伪装成合法服务端,因为无法对客户端传入的加密数据进行解密。7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

4. 只有认证机构可以生成证书吗?7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧

如果需要浏览器不提示安全风险,那只能使用认证机构签发的证书。但浏览器通常只是提示安全风险,并不限制网站不能访问,所以从技术上谁都可以生成证书,只要有证书就可以完成网站的 HTTPS 传输。例如早期的 12306 采用的便是手动安装私有证书的形式实现 HTTPS 访问。7Nh网页模板,帝国cms模板,网站模板免费下载,做网站首选站长魔吧