https的原理与实现

最新推荐文章于 2024-06-29 13:16:30 发布

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本文详细解析HTTPS的工作原理，包括数据完整性、隐私性和身份认证的实现，以及对称加密与非对称加密的区别和应用。

我们接触到的大多都是HTTP协议，协议没有进行加密。

然后就有SSL协议，用于对HTTP协议传输进行数据加密，然后就有了HTTPS

HTTPS：

数据完整性：要进行完整性校验，可以用摘要算法来防止数据传输中被篡改
数据隐私性：对内容进行对称加密（速度更快，消耗资源小）给每个连接生成一个唯一的sessionID
身份认证：第三方无法伪造身份，用非对称加密算法（需要CA）

工作原理

客户端发起HTTPS请求，SSL连接由客户端启动，用户输入一个网址，然后连接到server的443端口
1. 客户端发送内容：
  1. 列出客户端支持的加密方式列表，SSL的版本，客户端支持的加密算法和数据压缩算法（HASH算法）
  2. 包含28字节的随机数：client_random
服务端的配置
1. 采用HTTPS协议的服务器要有一套数字证书，这套证书其实就是一对公钥和私钥
2. 把公钥放在信任的组织那里，发数据时，用自己的私钥加密再用对方放在组织的公钥加密，对方取数据时用自己的私钥解密再用对方放在组织的公钥解密
传送证书
1. 服务器选出一套加密算法和数据压缩算法
2. 服务器生成随机数：server_random
3. SSL数字证书，包含网站地址，公钥，证书的颁发机构，证书过期时间
客户端解析证书
1. 由客户端的TLS来完成
2. 验证证书的有效性，这是对服务器的一种认证，证书有问题弹出警告
3. 如果证书没有问题，用公钥进行加密随机值
4. Hash握手信息
传送加密信息
1. 客户端发送公钥加密后的premaster secret（私钥），目的就是让服务端得到这个随机值，以后服务端和客户端通信就可以用这个随机值进行加密解密了
服务端解密信息
1. 服务端用private key解密，得到了客户端传过来的随机值premaster secret（私钥）。步骤1中收到client_random，根据相同的生成算法，在相同输入参数的情况下，得到相同master_secret，然后把内容通过该值进行对称加密。
2. 对称加密就是，将信息和私钥通过某种算法混合在一起，，除非知道私钥，就无法获取内容。
传输加密后的信息
1. 服务器返回：将被premaster key对称加密的信息返回客户端，客户端可还原
客户端解密信息
1. 客户端用之前生成的私钥解密服务器传过来的信息，就获取了解密后的内容，整个过程非法第三方监听到了数据也没有办法

加密方式

一般分为对称加密和非对称加密

对称加密

client和server使用相同的密钥对消息进行加密

优点：

加密强度高，很难被破解
计算量小，仅为非对称加密计算量的0.1%，可以用于生成会话ID

缺点：

无法安全的生成和管理密钥
服务器管理大量客户端密钥复杂

非对称加密

非对称就是加密与解密的密钥是两种密钥，服务器提供公钥，客户端通过公钥对消息进行加密，并由服务器的私钥对密文进行解密

优点：安全，在理论的时间里无法破解

缺点

性能太低，计算资源消耗巨大，一次完全的TLS握手，密钥交换时的非对称加密解密占用了整个握手过程的90%以上，而对称加密的计算量只相当于非对称加密的0.1%，因此如果对应用层使用非对称加密，开销过大
非对称加密对加密内容长度有限制，不能超过公钥的长度。比如现在常用的公钥长度时2048，所以加密消息内容不能超过256byte