首页 > 技术文章 > 【网络】HTTP知识点(3)安全篇

cckong 2021-01-29 17:31 原文

1.HTTP缺点:

天生明文,可以被人修改/伪造 请求 响应报文

 

2.安全性的4点:

机密性:对数据进行保密,只对让看的人看到

完整性:虽然别人看不到,但是可以替换。所以要数据不被别人篡改内容

身份认证:指定对方身份,确保消息发给对的人

不可否认:不能否认已经发生过的事情

 

3.HTTPS的端口号443

在内容传输 等其他特点和HTTP一样,但是去除了HTTP明文和不安全的特性

 

 4.

SSL安全套阶层

TLS传输层安全,是SSL的V3版本

5.OpenSSL开源密码学程序库和工具包

6.

对称加密:发送方和接受方使用的密钥相同

存在问题:如何将密钥传送过去?或者 如何保证密钥不被黑客截获?

7.

非对称加密:简单来说就是 公钥加密 私钥解密

 

8.实现机密性的原理

 

 9.完整性 建立在机密性之上

使用散列函数(SHA-2) 将发送数据进行散列 之后生成一个摘要。

散列函数要具有雪崩性质,改变一点数据 摘要都会发生很大的变化。

接受发将数据同样进行散列,得到接收方摘要 和发送方摘要进行对比。

10.身份认证 、不可否认 

我们将非对称加密反过来,把我们的私钥进行加密,然后发送给对方,对方使用公钥进行解密。这样就实现了我们的数字签名。

11.数字证书及CA(证书认证机构)

 

 

 

 12.TLS的协议们

(1)记录协议:TLS接发数据的单位:记录。可以有一个tcp发送多个记录。

(2)警报协议:向对方发送警报信息。

(3)变更密码规范协议:就是一个通知 在此之前都是明文,之后加密。

(4)握手协议。(TLS四次握手)

 

13.握手协议

 整个握手都是非对称加密,生成会话密钥之后,才进行对称加密。

 

 (这里的7 8是将客户端的证书交给服务器进行验证,网上银行等会进行用户验证)

 

 

(1)

 

 

 

 

 

“Client HelloClient Hello”消息,也就是跟服务器“打招呼”。里面有客户端的版本号、支持的密码套件,还有一个随机数(Client Random)随机数(Client Random),用于后续生成会话密钥。

服务器收到“Client Hello”后,会返回一个“Server Hello”消息。把版本号对一下,也给出一个随机数(Server Random)随机数(Server Random),然后从客户端的列表里选一个作为本次通信使用的密码套件

因为服务器选择了ECDHE算法,所以它会在证书后发送“Server KeyServer KeyExchangeExchange”消息,里面是椭圆曲线的公钥(Server Params)椭圆曲线的公钥(Server Params),用来实现密钥交换算法,再加上自己的私钥签名认证

“Server Hello DoneServer Hello Done”消息,服务器说:“我的信息就是这些,打招呼完毕

第一个消息往返就结束了(两个TCP包),结果是客户端和服务器通过明文共享了三个信息:ClientClientRandom、Server Random和Server ParamsRandom、Server Random和Server Params

 

(2)

 

 

开始走证书链逐级验证,确认证书的真实性,再用证书公钥验证签名,就确认了服务器的身份:“刚才跟我打招呼的不是骗子,可以接着往下走。”然后,客户端按照密码套件的要求,也生成一个椭圆曲线的公钥(Client Params)椭圆曲线的公钥(Client Params),用“Client KeyClient KeyExchangeExchange”消息发给服务器

现在客户端和服务器手里都拿到了密钥交换算法的两个参数(Client Params、Server Params),就用ECDHE算法一阵算,算出了一个新的东西,叫“Pre-MasterPre-Master”,其实也是一个随机数

现在客户端和服务器手里有了三个随机数:Client Random、Server Random和Pre-MasterClient Random、Server Random和Pre-Master。用这三个作为原始材料,就可以生成用于加密会 话的主密钥,叫“Master SecretMaster Secret”。

 

(3)

 

 

有了主密钥和派生的会话密钥,握手就快结束了。客户端发一个“Change Cipher SpecChange Cipher Spec”,然后再发一个“FinishedFinished”消息,把之前所有发送的数据做个摘要,再加密一下,让服务器做个验证

服务器也是同样的操作,发“Change Cipher SpecChange Cipher Spec”和“FinishedFinished”消息,双方都验证加密解密OK,握手正式结束,后面就收发被加密的HTTP请求和响应了

 

14.TLS1.3扩展协议

新增加扩展协议:

 

 

supported_versionssupported_versions”扩展,它标记了TLS的版本号,使用它就能区分新旧协议

 

TLS1.3里只保留了AES、ChaCha20对称加密算法,分组模式只能用AEAD的GCM、CCM和Poly1305,摘要算法只能用SHA256、SHA384,密钥交换算法只有ECDHE和DHE,椭圆曲线也被“砍”到只剩P-256和x25519等5种

 

。客户端在“Client Hello”消息里直接用“supported_groupssupported_groups”带上支持的曲线,比如P-256、x25519,用“key_sharekey_share”带上曲线对应的客户端公钥参数,用“signature_algorithmssignature_algorithms”带上签名算法。

服务器收到后在这些扩展里选定一个曲线和参数,再用“key_share”扩展返回服务器这边的公钥参数,就实现了双方的密钥交换,后面的流程就和1.2基本一样了。

 

 

"握手阶段"涉及四次通信,我们一个个来看。需要注意的是,"握手阶段"的所有通信都是明文的。

4.1 客户端发出请求(ClientHello)

首先,客户端(通常是浏览器)先向服务器发出加密通信的请求,这被叫做ClientHello请求。
场景:在浏览器输入 https://www.baidu.com

在这一步,客户端主要向服务器提供以下信息。

(1) 支持的协议版本,比如TLS 1.0版。

(2) 一个客户端生成的随机数,稍后用于生成"对话密钥"。

(3) 支持的加密方法,比如RSA公钥加密。

(4) 支持的压缩方法。

这里需要注意的是,客户端发送的信息之中不包括服务器的域名。也就是说,理论上服务器只能包含一个网站,否则会分不清应该向客户端提供哪一个网站的数字证书。这就是为什么通常一台服务器只能有一张数字证书的原因。

对于虚拟主机的用户来说,这当然很不方便。2006年,TLS协议加入了一个Server Name Indication扩展,允许客户端向服务器提供它所请求的域名。

4.2 服务器回应(SeverHello)

服务器收到客户端请求后,向客户端发出回应,这叫做SeverHello。服务器的回应包含以下内容。

场景:输入 https://www.baidu.com 后进行dns解析,公司web服务器 把以下内容回传给用户

(1) 确认使用的加密通信协议版本,比如TLS 1.0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。

(2) 一个服务器生成的随机数,稍后用于生成"对话密钥"。

(3) 确认使用的加密方法,比如RSA公钥加密。

(4) 服务器证书。即CA中心颁发的证书

除了上面这些信息,如果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"。比如,金融机构往往只允许认证客户连入自己的网络,就会向正式客户提供USB密钥,里面就包含了一张客户端证书。

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、或者证书已经过期,就会向访问者显示一个警告,由其选择是否还要继续通信。

注意:若客户端是浏览器,这个验证由浏览器内部完成,若客户端是app,需要由网络请求模块完成,如OKHttp。
对于Android客户端,
                        1)对于CA机构颁发的证书Okhttp默认支持,可以直接访问
                        2)对于自定义的证书需要自己处理,加入信任或提示错误。这里以信任为例(如:https ://aaa.123.cn/bbb)
                            一是信任所有证书,
                            二是信任指定证书,访问自签名的网站

                   对于自制的CA证书,在客户端/服务端可以重写X509TrustManager类里面的方法实现忽略校验操作。                   HttpsURLConnection.setSSLSocketFactory(ssf);

 

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,向服务器发送下面三项信息。

(1) 一个随机数。该随机数用服务器公钥加密,防止被窃听。

(2) 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。

(3) 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,用来供服务器校验。

上面第一项的随机数,是整个握手阶段出现的第三个随机数,又称"pre-master key"。有了它以后,客户端和服务器就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"。

至于为什么一定要用三个随机数,来生成"会话密钥",dog250解释得很好:

"不管是客户端还是服务器,都需要随机数,这样生成的密钥才不会每次都一样。由于SSL协议中证书是静态的,因此十分有必要引入一种随机因素来保证协商出来的密钥的随机性。

对于RSA密钥交换算法来说,pre-master-key本身就是一个随机数,再加上hello消息中的随机,三个随机数通过一个密钥导出器最终导出一个对称密钥。

pre master的存在在于SSL协议不信任每个主机都能产生完全随机的随机数,如果随机数不随机,那么pre master secret就有可能被猜出来,那么仅适用pre master secret作为密钥就不合适了,因此必须引入新的随机因素,那么客户端和服务器加上pre master secret三个随机数一同生成的密钥就不容易被猜出了,一个伪随机可能完全不随机,可是是三个伪随机就十分接近随机了,每增加一个自由度,随机性增加的可不是一。"

此外,如果前一步,服务器要求客户端证书,客户端会在这一步发送证书及相关信息。

4.4 服务器的最后回应

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,向客户端最后发送下面信息。

(1)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。

(2)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,用来供客户端校验。

至此,整个握手阶段全部结束。接下来,客户端与服务器进入加密通信,就完全是使用普通的HTTP协议,只不过用"会话密钥"加密内容。

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