一、预备知识1.HTTPS定义也是一个应用层协议相当于在HTTP协议的基础上引入了一个加密层。HTTP协议内容都是按照文本的方式明文传输的这就导致在传输过程中出现一些被篡改的情况。其实相当于HTTP再做一次封装数据要先经过诸如SSL这样权威的加密软件加密。2.加密加密就是把明文要传输的信息进行一系列变换生成密文。解密就是把密文再进行一系列变换还原成明文。在这个加密和解密的过程中往往需要一个或者多个中间的数据辅助进行这个过程这样的数据称为密钥。比如7作为明文异或55就是密钥得到的结果就是密文。3.明文的危险性热点、WiFi、运营商路由器本质就是中间人发送的请求如果是明文的就会被这些中间人获取到信息是不安全的。4.常见加密方式(1)对称加密加密解密用同一个密钥加密速度快。(2)非对称加密两把秘钥分别负责加密和解密其中一把秘钥公开即公钥 一把不公开即私钥就叫非对称加密。可分为两种情况:用公钥加密只有拥有私钥的人才能解密;用私钥加密任何拥有公钥的人都可以解密。该方法加密速度慢。(5)指纹用hash算法把数据变成固定长度的冲突概率低的字符串这个字符串叫做数据指纹只要数据被篡改了hash算法得出来的指纹就会对不上原来的指纹。HTTPS工作过程为了保障数据安全和加密效率下面给出几种方案做对比从而理解潜在的威胁。方案一双方遵守对称加密客户端和服务器一开始就约好秘钥使用对称加密。问题但是秘钥要通过网络传输对秘钥再加密是不可能的因为二次加密必须知道初始秘钥可此时初始密钥还没定下来仍可能被抓到。方案二服务器采用非对称加密服务器把公钥发给客户端私钥自己留着客户端发给服务器的时候用公钥加密然后让服务器来解密这时候即便黑客拿到了公钥也无法解密问题服务器用私钥加密意味着可以被公钥解密而公钥定义就是任何人都可拿到手黑客也不例外。方案三客户端和服务器都使用非对称加密服务端拥有公钥S与对应的私钥S客⼾端拥有公钥C与对应的私钥C客⼾和服务端交换公钥客⼾端给服务端发信息先⽤S对数据加密再发送只能由服务器解密因为只有服务器有私钥 S服务端给客⼾端发信息先⽤C对数据加密在发送只能由客⼾端解密因为只有客⼾端有私钥 C问题1.效率低非对称加解密比对称加解密慢上千倍双方都做非对称加密会导致两边都很慢。2.新的安全问题虽规避前两种方案秘钥被截取的可能但双方都用非对称服务器怎么知道客户端公钥真的是客户端的呢中间人完全可以分别伪造一套自己的公私钥同时让两端认为自己是沟通的那一端这就是中间人攻击MITM。方案四服务器使用非对称加密客户端使用对称加密服务端具有非对称公钥S和私钥S客户端发起https请求获取服务端公钥S客户端在本地生成对称密钥C通过公钥S加密发送给服务器。由于中间的网络设备没有私钥即使截获了数据也无法还原出内部的原文也就无法获取到对称密钥。服务器通过私钥S解密还原出客户端发送的对称密钥C。并且使用这个对称密钥加密给客户端返回的响应数据。后续客户端和服务器的通信都只用对称加密即可。由于该密钥只有客户端和服务器两个主机知道其他主机/设备不知道密钥即使截获数据也没有意义。问题服务器具有非对称加密算法的公钥S私钥S中间人具有非对称加密算法的公钥M私钥M客户端向服务器发起请求服务器明文传送公钥S给客户端中间人劫持数据报文提取公钥S并保存好然后将被劫持报文中的公钥S替换成为自己的公钥M并将伪造报文发给客户端客户端收到报文提取公钥M(自己当然不知道公钥被更换过了)自己形成对称秘钥X用公钥M加密X形成报文发送给服务器中间人劫持后直接用自己的私钥M进行解密得到通信秘钥X再用曾经保存的服务端公钥S加密后将报文推送给服务器服务器拿到报文用自己的私钥S解密得到通信秘钥X双方开始采用X进行对称加密进行通信。但是一切都在中间人的掌握中劫持数据进行窃听甚至修改都是可以的问题总结上述方案遇到的问题主要是下面两点。双方传输的秘钥可能被截获。攻击者可以充当中间人同时骗过双方。证书与安全可行的方案平时点开的一些网站会显示“该网站的安全证书已经过期”从而提示我们该网站是不安全的而这个证书指的正是由CA机构颁发的CA认证。下面先介绍CA证书的申请流程、证书的产生过程然后再提出一套方案可解决上述的安全问题的方案。申请证书申请者也就是服务端要提前准备好基本信息以及一对公钥和私钥公钥将提交给CA认证机构私钥自己保留。证书的形成证书包括签名和明文信息明文信息包含了用户上传的资料其中公钥就是用户上传的公钥。CA机构有自己的公钥和私钥其中公钥是浏览器内置好的而私钥只有CA机构知道。对用户数据运算得出数据指纹也就是数据摘要CA机构再用自己的私钥加密就是签名。签名和原始数据打包得到证书发放的证书会被安装在服务器里面。客户端与服务器的安全传输当客户端发起请求时服务端先把证书发给客户端。客户端对证书中的明文信息做哈希运算得到数据指纹A用浏览器内置的公钥解密签名得到数据指纹B若AB则证书合法同时说明证书明文信息的公钥合法随后客户端生成一把对称秘钥用证书里面的公钥也就是服务器一开始给的公钥加密发送给服务器只有服务器拥有私钥保障了这个秘钥仅双方知晓。上述过程中证书如何解决中间人问题用户只要得到证书就会用浏览器内置的公钥去解密如果能公钥解密证书必然是CA机构颁发的因为匹配的私钥仅CA机构持有。正因如此只有CA机构才有证书颁发的权利中间人不具有生成新的证书的资格这也是CA机构采用非对称加密的原因。如果黑客伪造一份证书因为没有私钥用户用唯一公钥解密必然失败。如果黑客修改了服务端的明文数据因无法修改签名客户端对明文数据运算得到的指纹和签名解密得到的指纹必然不同说明数据是不安全的。这样一来用户拿到的公钥一定是没被篡改过的从而保障安全性。如果黑客也申请一份证书将双方证书替换掉呢证书里有域名客户端即将访问的域名肯定是申请过安全证书的服务器域名黑客再次申请必然得到不同的域名当浏览器发现客户一开始登上去的域名和验证证书时域名不同说明不安全。数据摘要比数据本身短很多对摘要做加密运算肯定更快而且摘要是定长的加密速度稳定。