网络通讯中证书机制

网络通讯中的加密方式和证书机制，如对称、非对称，HTTPS就一定安全吗？什么是中间人攻击？CA证书机制是什么？

HTTPS

HTTPS = HTTP + TLS/SSL

  1. SSL：Secure Socket Layer，安全套接字层，SSL3.0后更名为TLS;
  2. TLS：传输层安全协议，建立在传输层、应用层之间，为应用层提供数据封装、压缩、加解密等功能；
    • TLS 1.1,1.2(废弃)
    • TLS 1.2(主流)
    • TLS 1.3(性能更好,更安全)

HTTPS握手过程

  1. 客户端发起HTTPS请求(443端口)，告知服务端，自己支持的TLS版本、加密套件、和第1个随机数
  2. 服务端确认支持的TLS版本、选择的加密套件、并生成第2个随机数，返回给客户端
  3. 随后服务端发送CA证书(含有服务端公钥和CA签名)给客户端
  4. 服务端发送Server Hello结束报文
  5. 客户端使用CA公钥(内置于操作系统)验签服务端证书，并获取服务端公钥；
  6. 客户端生成第3个随机数，并使用公钥加密，发送给服务端，服务端私钥解密拿到预主密钥(第三个随机数)

只有客户端、服务端知道 预主密钥
双方通过3个随机数 计算出 会话密钥，第三个随机数不会被中间人替换；

  1. 服务端确认握手完成，后续数据通信，都使用随机数生成的会话密钥进行加密通信

非对称加密：用于交换信息、验证身份、保障获取对称密钥； 对称加密：效率高，用于最终业务数据通信

为什么需要3个随机数？

HTTPS握手过程是铭文传输的，使用多个随机数计算得到最终的通信密钥，更不容易破解；

HTTPS都加密了什么？

HTTPS对整个

Http header + Http body
进行加密；

GET https://cn.bing.com/fd/ls/lsp.aspx HTTP/1.1

HOST: https://cn.bing.com
User-Agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X)
Keep-Alive: 300
Connection: keep-alive

数字签名

使用数字签名保证数据不被篡改；签名验签过程：

数字签名

  1. 服务端将要传输的文件进行哈希运算 => 文件哈希值；
  2. 服务端使用私钥对哈希值进行签名运算 => 数字签名；
  3. 服务端发送文件、数字签名、公钥给客户端；
  4. 客户端拿到文件和服务端公钥，使用公钥进行验签，得到文件哈希值1；
  5. 客户端使用相同的哈希运算，得到文件哈希值2；
  6. 两个哈希值相同，则验签通过，数据未被篡改；否则验签失败；

中间人

数字签名中间人

中间人将数据截获，并使用中间人自己的公私钥进行签名，再使用中间人自己的公钥替换服务端的公钥，仍能保证数据在用户端验签的时候成立；

数字签名无法保证公钥不被伪造，中间人能够伪造公钥

因此仍需要一个机制能够验证用户拿到的公钥，就是所请求的服务方的，即数字证书机制

数字签名算法

  • RSA
  • DSA
  • ECDSA

安全数字签名算法：RSA(≥3072 bits)/ECDSA(>=256 bits)

数字签名方式

1、自签名

  • openssl
  • 在线证书申请 2、CA认证

数字证书

caflow

数字证书由公认的、可信赖的证书颁发机构进行签名、颁发(CA机构)

1、服务端向CA机构提供身份信息 + 公钥，由CA机构的私钥进行签名颁发证书，证书内含有服务端的身份信息 + 公钥 + CA签名；

  • 身份信息：公司、网站、域名等等信息；
  • 公钥：服务器自己的公钥，CA机构会对其进行加密，放在证书中；

2、客户端在与服务端建立连接时，需要拿到服务端的证书，并使用提前预置在操作系统中的CA根证书对其进行验证，证明服务端的身份，保证证书不被伪造，即公钥不被替换；防止了中间人篡改；

  • 重点：根证书预置在操作系统中，不需要网络就可以验证服务器证书；
  • 根证书可以对服务器证书的公钥进行解密获取；安全的获取公钥；