03月15, 2018

https和http区别以及https流程分析

区别

  HTTP协议以明文方式发送内容,不提供任何方式的数据加密,如果攻击者截取了Web浏览器和网站服务器之间的传输报文,就可以直接读懂其中的信息,因此,HTTP协议不适合传输一些敏感信息,比如:信用卡号、密码等支付信息。
  为了解决HTTP协议的这一缺陷,需要使用另一种协议:安全套接字层超文本传输协议HTTPS,为了数据传输的安全,HTTPS在HTTP的基础上加入了SSL(Secure Sockets Layer)协议,SSL依靠证书来验证服务器的身份,并为浏览器和服务器之间的通信加密。

具体不同包含以下几点

  • https协议需要到ca申请证书,一般免费证书较少,因而需要一定费用;
  • http是超文本传输协议,信息是明文传输,https则是具有安全性的ssl加密传输协议;
  • http和https使用的是完全不同的连接方式,用的端口也不一样,前者是80,后者是443;
  • http的连接很简单,是无状态的;HTTPS协议是由SSL+HTTP协议构建的可进行加密传输、身份认证的网络协议,比http协议安全;

https工作原理

客户端在使用HTTPS方式与Web服务器通信时有以下几个步骤,如图所示

  1. 客户端发起HTTPS请求
    这个没什么好说的,就是用户在浏览器里输入一个https网址,然后连接到server的443端口。
  2. 服务端的配置
    采用HTTPS协议的服务器必须要有一套数字证书,可以自己制作,也可以向组织申请。区别就是自己颁发的证书需要客户端验证通过,才可以继续访问,而使用受信任的公司申请的证书则不会弹出提示页面(startssl就是个不错的选择,有1年的免费服务)。这套证书其实就是一对公钥和私钥。如果对公钥和私钥不太理解,可以想象成一把钥匙和一个锁头,只是全世界只有你一个人有这把钥匙,你可以把锁头给别人,别人可以用这个锁把重要的东西锁起来,然后发给你,因为只有你一个人有这把钥匙,所以只有你才能看到被这把锁锁起来的东西。
  3. 传送证书
    这个证书其实就是公钥,只是包含了很多信息,如证书的颁发机构,过期时间等等。
  4. 客户端解析证书
    这部分工作是有客户端的TLS来完成的,首先会验证公钥是否有效,比如颁发机构,过期时间等等,如果发现异常,则会弹出一个警告框,提示证书存在问题。如果证书没有问题,那么就生成一个随即值。然后用证书对该随机值进行加密。
  5. 传送加密信息
    这部分传送的是用证书加密后的随机值,目的就是让服务端得到这个随机值,以后客户端和服务端的通信就可以通过这个随机值来进行加密解密了。
  6. 服务段解密信息
    服务端用私钥解密后,得到了客户端传过来的随机值,然后把内容通过该值进行对称加密。所谓对称加密就是,将信息和私钥通过某种算法混合在一起,这样除非知道加密时用的随机数,不然无法获取内容,而正好客户端和服务端都知道这个随机数,所以只要加密算法够彪悍,私钥够复杂,数据就够安全。
  7. 传输加密后的信息
    这部分信息是服务段用随机数对称加密后的信息,可以在客户端被还原
  8. 客户端解密信息
    客户端用之前生成的私钥解密服务段传过来的信息,于是获取了解密后的内容。整个过程第三方即使监听到了数据,也束手无策。
    image

详细过程描述

HTTPS在传输数据之前需要客户端(浏览器)与服务端(网站)之间进行一次握手,在握手过程中将确立双方加密传输数据的密码信息。TLS/SSL协议不仅仅是一套加密传输的协议,TLS/SSL中使用了非对称加密,对称加密以及HASH算法。握手过程的具体描述如下:

  1. 浏览器将自己支持的一套加密规则发送给服务器。
  2. 服务器从中选出一组加密算法与HASH算法,并将自己的身份信息以证书的形式发回给浏览器。证书里面包含了网站地址,加密公钥,以及证书的颁发机构等信息。
  3. 浏览器获得网站证书之后浏览器要做以下工作:
    a) 验证证书的合法性(颁发证书的机构是否合法,证书中包含的网站地址是否与正在访问的地址一致等),如果证书受信任,则浏览器栏里面会显示一个小锁头,否则会给出证书不受信的提示。
    b) 如果证书受信任,或者是用户接受了不受信的证书,浏览器会生成一串随机数的密码,并用证书中提供的公钥加密。
    c) 使用约定好的HASH算法计算握手消息,并使用生成的随机数对消息进行加密,最后将之前生成的所有信息发送给网站。
  4. 网站接收浏览器发来的数据之后要做以下的操作:
    a) 使用自己的私钥(不对称加密)将信息解密取出随机数,使用随机数和对称加密算法解密浏览器发来的握手消息,并验证HASH是否与浏览器发来的一致。
    b) 使用随机数加密一段握手消息,发送给浏览器。
  5. 浏览器解密并计算握手消息的HASH,如果与服务端发来的HASH一致,此时握手过程结束,之后所有的通信数据将由之前浏览器生成的随机密码并利用对称加密算法进行加密。
    这里浏览器与网站互相发送加密的握手消息并验证,目的是为了保证双方都获得了一致的密码,并且可以正常的加密解密数据,为后续真正数据的传输做一次测试。另外,HTTPS一般使用的加密与HASH算法如下:
非对称加密算法:RSA,DSA/DSS    
对称加密算法:AES,RC4,3DES    
HASH算法:MD5,SHA1,SHA256

备注
  RSA公钥加密算法,即第一次传送随机数时使用的加密算法,速度一直是RSA的缺陷。一般来说只用于少量数据加密。

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