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【网络通信基础】网络中的常见基本概念
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【网络通信基础】网络中的常见基本概念
【网络编程】网络编程中的基本概念及Java实现UDP、TCP客户端服务器程序万字博文
【网络原理】UDP协议的报文结构 及 校验和字段的错误检测机制CRC算法、MD5算法
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【网络原理】数据链路层 及 DNS域名系统
【网络原理】HTTP 协议的基本格式和 fiddler 抓包工具的用法 目录
系列文章目录
一、HTTPS 是什么
二、加密是什么
三、HTTPS 的工作过程
引入对称加密
引入非对称加密
中间人攻击
引入证书 一、HTTPS 是什么
HTTPS超文本传输安全协议是一种用于安全传输数据的网络协议它通过在HTTP上增加SSL/TLS协议来保护数据的完整性和安全性。
HTTP协议内容都是按照文本的方式明文传输的这就导致在传输过程中出现一些被篡改的情况。
臭名昭著的“运营商劫持”
回想一下我们之前在网站上下载APP正常点击下载按钮实际下载的确是另一个APP。这就是运营商劫持后的效果。
点击“下载按钮”其实就是在给服务器发送了一个HTTP请求获取到的HTTP响应其实就包含了该APP的下载链接。运营商劫持之后就把这个交给用户的响应的下载链接给篡改了。
要解决明文传输产生的问题就要对其进行“加密”。HTTPS就是在HTTP基础上进行了加密。
二、加密是什么
加密就是把 明文 (要传输的信息)进行一系列变换生成 密文。
解密就是把 密文 再进行一系列变换还原成 明文。
在这个加密和解密的过程中往往需要一个或者多个中间的数据辅助进行这个过程这样的数据称为 密钥。 三、HTTPS 的工作过程
加密的方式有很多但是整体可以分成两大类对称加密 和 非对称加密
引入对称加密
对称加密即通过同一个“密钥”把明文加密成密文并且也能把密文解密成明文。 引入对称加密之后即使数据被截获由于黑客不知道密钥是什么因此就无法进行解密也就不知道请求的真实内容是什么了。
但事情没这么简单服务器同一时刻其实是给很多客户端提供服务的。这么多客户端如果都使用相同的密钥那黑客只要破解一个其他密钥就形同虚设了因此每个客户端所使用的密钥必须是不同的。
服务器要维护每个客户端和每个密钥之间的关联关系这也是个很麻烦的事情。比较理想的做法就是能在客户端和服务器建立连接的时候双方协商确定这次的密钥是啥。 但是如果之间把密钥明文传输那么黑客也就能获得密钥了此时后续的加密操作也就形同虚设了。
因此密钥的传输也必须加密传输。
但是要想对密钥进行对称加密就仍然需要先协商确定一个“密钥的密钥”而密钥的密钥也是同理……此时密钥的传输再用对称加密就行不通了就需要引入非对称加密。
引入非对称加密
非对称加密要用到两个密钥一个叫做“公钥”一个叫做“私钥”。
最大的缺点就是运算速度非常慢比对称加密要慢很多。
通过公钥对明文加密变成密文通过私钥对密文解密变成明文
也可以反着用
通过私钥对明文加密变成密文通过公钥对密文解密变成明文
使用非对称加密主要目的是为了对 对称密钥 进行加密。
不使用非对称加密来加密和解密密文是因为非对称加密的运算速度非常慢效率远远低于对称加密。 ⾮对称加密的数学原理比较复杂, 涉及到⼀些 数论 相关的知识. 这⾥举⼀个简单的生活上的例子. A 要给 B ⼀些重要的⽂件, 但是 B 可能不在. 于是 A 和 B 提前做出约定: B 说: 我桌⼦上有个盒子, 然后我给你⼀把锁, 你把文件放盒子里用锁锁上, 然后我回头拿着钥匙来开锁取文件. 在这个场景中, 这把锁就相当于公钥, 钥匙就是私钥. 公钥给谁都行(不怕泄露), 但是私钥只有 B 自己持有. 持有私钥的人才能解密. 上图过程
客户端在本地生成对称密钥对称密钥通过公钥加密发送给服务器黑客手里虽然有公钥但是密文需要通过私钥才能解密而私钥黑客是拿不到的只有服务器才持有私钥。即使其截获了数据也无法获取到对称密钥也就无法解密出原文了。服务器通过私钥加密还原出客户端发送的对称密钥并且使用这个对称密钥加密给客服端返回的响应数据。客户端和服务器都知道了对称密钥后续客户端和服务器的通信都只用对称加密即可。
上述操作看似解决了问题但仍然存在重大的安全漏洞黑客仍然有办法获取到对称密钥。
中间人攻击
服务器可以创建出一对公钥和私钥同样的黑客也可以按照同样的方式创建出一对公钥和私钥冒充自己是服务器。
服务器具有非对称加密算法的公钥S私钥S 中间⼈具有非对称加密算法的公钥M私钥M 客户端向服务器发起请求服务器明文传送公钥S给客户端 中间人劫持数据报文提取公钥S并保存好然后将被劫持报文中的公钥S替换成为自己的公钥M 并将伪造报文发给客户端 客户端收到报文提取公钥M(自己当然不知道公钥被更换过了)自己形成对称密钥X用公钥M加密X形成报文发送给服务器 中间人劫持后直接用自己的私钥M进行解密得到通信密钥X再用曾经保存的服务端公钥S加密后将报文推送给服务器 服务器拿到报文用自己的私钥S解密得到通信密钥X 双方开始采用X进行对称加密进行通信。但是一切都在中间人的掌握中劫持数据进行窃听甚至修改都是可以的
针对上述问题最关键的一点客户端拿到公钥的时候要能有办法验证这个公钥是否是真的而不是黑客伪造的。
引入证书
服务器在使用HTTPS前需要向CA机构申领一份数字证书数字证书里含有证书申请者信息、公钥信息等。服务器把证书传输给浏览器浏览器从证书里获取公钥就行了证书就如身份证证明服务端公钥的权威性。
关键点证书数据也是经过了黑客设备但是黑客无法修改证书中的公钥因为客户端拿到证书之后会先对证书验证真伪。
证书可以理解成是一个结构化的字符串里面包含了以下信息
证书发布机构证书有效期公钥和私钥对证书所有者签名……
证书验证的过程
证书验证通常包括以下步骤 验证证书的有效性客户端会检查证书的有效期确保证书在当前时间内是有效的没有过期。 验证证书的颁发机构CA是否受信任客户端会检查证书中的颁发机构是否在客户端的信任列表中。信任列表中包含了受信任的CA的根证书或者中间证书。 验证证书中的域名是否与服务器的域名匹配客户端会检查证书中包含的域名通常是服务器的域名是否与客户端正在连接的服务器的域名匹配。这是为了防止中间人攻击。 验证证书的签名客户端会使用证书中的公钥对证书的签名进行解密以确保证书在传输过程中没有被篡改。如果解密后的结果与证书的内容相符则证明证书是真实有效的。
此处的签名是一种用于验证证书真实性和完整性的机制它确保证书在传输过程中没有被篡改。签名使用数字签名算法对证书的内容进行加密生成然后由证书的签发机构CA使用私钥证书自己的私钥和服务器的私钥无关进行签名加密。
验证证书的签名通常使用公钥进行解密如果解密后的结果与证书的内容相符则证明证书是由相应的CA签发的并且证书在传输过程中没有被篡改。
通过以上步骤客户端可以验证服务器的数字证书的真实性和完整性。如果验证通过客户端就可以信任服务器并与之建立安全的通信通道。如果任何一步验证失败客户端会中止连接以防止与不受信任的服务器建立通信。
中间人有没有可能篡改证书
由于中间人没有CA机构的私钥所以无法用私钥加密形成签名那么也就无法对篡改后的证书形成匹配的的签名如果强行篡改客户端收到该证书后会发现明文和签名解密后的值不一致则说明证书已被篡改证书不可信从而终止向服务器传输信息防止信息泄露给中间人。 中间人掉包整个证书
中间人没有CA私钥所以无法制作假的证书所以中间人只能向CA申请真证书然后用自己申请的证书进行掉包虽然掉包确实是可以做到的但是证书明文中包含了域名等服务器认证信息此时客户端依旧能够识别出来
经过上述一系列调整HTTPS 最终的加密过程简单概括为以下步骤 客户端发起HTTPS请求用户在浏览器中输入HTTPS网址或点击HTTPS链接浏览器向服务器发起HTTPS请求。 服务器发送证书服务器收到请求后会将自己的SSL/TLS证书发送给客户端。这个证书包含了服务器的公钥以及其他相关信息。 客户端验证证书客户端收到服务器发送的证书后会验证证书的真实性和合法性。它会检查证书是否由受信任的证书颁发机构CA签发以及证书是否在有效期内等。 客户端生成密钥如果证书验证通过客户端会生成一个随机的对称密钥并使用服务器的公钥加密该密钥。 服务器解密密钥服务器收到客户端发送的加密密钥后会使用自己的私钥进行解密从而得到对称密钥。 加密通信客户端和服务器现在都拥有了相同的对称密钥它们可以使用对称密钥来加密和解密通信中的数据。这样所有的通信数据都会被加密确保了数据的安全性和隐私性。 数据传输客户端和服务器之间开始通过加密通道传输数据包括网页内容、用户信息等。 连接关闭通信完成后客户端和服务器可以选择关闭连接或者保持连接以便后续通信。
