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彻底搞清HTTPS安全通讯之SSL/TLS加密协议

2020-7-28 01:22| 投稿: xiaotiger |来自: 互联网


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摘要: 一、 简介SSL(Secure Socket Layer 安全套接层),由网景在20世纪90年代开发的安全协议;1995年Netscape发布SSL v2.01996年Netscape发布SSL v3.01999年 IETF(Internet工程任务组)发布TLS v1.0,用于替代SSL v3.02006年 发布TLS v1.12008年 发布TLS v1.22018年 发布TLS v1.3至2020年3月,微软、苹果、 ...


一、 简介

  • SSL(Secure Socket Layer 安全套接层),由网景在20世纪90年代开发的安全协议;
  • 1995年Netscape发布SSL v2.0
  • 1996年Netscape发布SSL v3.0
  • 1999年 IETF(Internet工程任务组)发布TLS v1.0,用于替代SSL v3.0
  • 2006年 发布TLS v1.1
  • 2008年 发布TLS v1.2
  • 2018年 发布TLS v1.3
    至2020年3月,微软、苹果、谷歌等多家企业已弃用TLS v1.0 和 TLS v1.1。

目前,应用最广泛的是TLS 1.0,接下来是SSL 3.0。但是,主流浏览器都已经实现了TLS 1.2的支持。TLS 1.0通常被标示为SSL 3.1,TLS 1.1为SSL 3.2,TLS 1.2为SSL 3.3。

二 、通信模式演化

  1. 正常通讯,无加密通信过程很不安全,黑客可以监听双方的通信、拦截通信、伪造数据进行攻击。
  2. 使用密钥加密为了应对攻击,对通信数据使用对称加密算法进行加密。通信双方需要共享密钥。1981年,出现对称加密算法DES。DES使用56bit的密钥。但由于双方需要共享密钥,这个密钥在传输过程中有可能被拦截。
  3. 更高强度的密钥DES可能被暴力破解。为了更高的安全性,出现了triple-DES(最长168bit密钥)、AES (最高 256bit密钥 )。这仍没解决双方传递共享密钥的问题。
  4. 非对称加密最著名的非对称加密算法RSA算法,其加密与解密使用不同密钥,加密的密钥可以公开。这样可以有效解决双方共享密钥的问题。在使用中,通讯双方都有一个公钥和私钥。

A要给B发网络数据流程:

  1. A使用私钥加密数据的hash值
  2. A再用B的公钥加密数据。
  3. A将加密的hash值和加密的数据加上一些其它信息(如时间戳)发给B
  4. B 先用私钥解密数据
  5. B本地运行一个hash值
  6. B用A的公钥解密hash值,与自己运行的比较,检验数据完整性。但最初通讯交换公钥的过程,仍存在被中间人攻击的可能。
  7. 使用可信任机构颁布数字证书

三 、HTTPS

HTTP Over SSL,就是通过SSL/TLS加密HTTP数据。证书链检测工具: myssl.com

四、SSL/TLS 基本运行过程

1. 整体通讯流程

  1. 客户端向服务器端索要并验证公钥
  2. 双方协商生成“对话密钥”
  3. 双方采用“对话密钥”进行加密通信。

SSL/TLS 使用非对称加密 。

  • 保证公钥不被篡改:将公钥放在数字证书中,只要证书是可信的,公钥就是可信的。
  • 每一次对话,双方生成一个对称密钥,用来加密信息,采用对称加密。 非对称加密只用来加密对称加密的密钥。

流程示意图:

通讯抓包示意图:

2. 握手阶段详细过程

握手阶段涉及4次通信。

4.1 客户端发出请求(Client Hello)

客户端数据主要包含:

  • 支持的协议版本,如TLS 1.2版
  • 一个客户端生成的随机数,稍后用于生成公钥
  • 支持的加密方法 ,如RSA
  • 支持的压缩方法。

客户端发送的信息中不包括服务器的域名。2006年,TLS协议加入了一个Service Name Indication扩展,允许客户端向服务器提供它所请求的域名。

支持的加密算法示例:

4.2 服务器回应(Server Hello)

服务器收到客户端请求后,向客户端发出回应,包含:

  • 确认使用的加密通信协议版本,比如TLS 1.2版本。如果浏览器与服务器支持的版本不一致,服务器关闭加密通信。
  • 一个服务器生成的随机数,稍后用于生成"对话密钥"。
  • 确认使用的加密方法,比如RSA公钥加密。
  • 服务器证书。

如果是双向认证,服务器需要确认客户端的身份,就会再包含一项请求,要求客户端提供客户端证书。即金融机构服务器端只允许认证客户连入自己的网络,会向正式客户提供USB密钥,里面就包含了一张客户端证书。下面是单向认证抓包示意,Server Hello分成两个包发送。

4.3 客户端回应

客户端收到服务器回应以后,首先验证服务器证书。如果有以下问题:

  • 证书不是可信机构颁布
  • 或者证书中的域名与实际域名不一致
  • 或证书已经过期
    这时就会向访问者显示一个警告,由用户选择是否还要继续通信。

如果证书没有问题,客户端就会从证书中取出服务器的公钥,然后,向服务器发送以下信息:

  • 一个随机数,用服务器公钥加密,称为pre-master key。
  • 编码改变通知,表示随后的信息将用双方商定的加密方法 和密钥发送
  • 客户端握手结束通知,表示客户端的握手阶段已经结束。 这一项同时也是前面发送的所有内容的hash值,用来供服务器检验。

客户端与服务器同时有了三个随机数,接着双方就用事先商定的加密方法,各自生成本次会话所用的同一把”会话密钥“。

使用三次随机数,防止有的主机生成的只是伪随机数。

4.4 服务器回应

服务器收到客户端的第三个随机数pre-master key之后,计算生成本次会话所用的”会话密钥“,然后给客户端发送下面信息:

  • 编码改变通知,表示随后的信息都将用双方商定的加密方法 和密钥发送。
  • 服务器握手结束通知,表示服务器的握手阶段已经结束。这一项同时也是前面发送的所有内容的hash值,用来供客户端检验。

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本文出自:https://www.toutiao.com/a6854081084083143171/

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