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HTTPS及加密信息全解析

 

    HTTPS,即超文本传输协议(全称:Hypertext Transfer Protocol over Secure Socket Layer),是以安全为目标的HTTP通道,简单讲是HTTP的安全版。即HTTP下加入SSL层,HTTPS的安全基础是SSL,因此加密的详细内容就需要SSL。 它是一个URI scheme(抽象标识符体系),句法类同http:体系。用于安全的HTTP数据传输。https:URL表明它使用了HTTP,但HTTPS存在不同于HTTP的默认端口及一个加密/身份验证层(在HTTP与TCP之间)。这个系统的最初研发由网景公司进行,提供了身份验证与加密通讯方法,现在它被广泛用于万维网上安全敏感的通讯,例如交易支付方面。
 
    HTTPS其实是有两部分组成:HTTP + SSL / TLS,也就是在HTTP上又加了一层处理加密信息的模块。服务端和客户端的信息传输都会通过TLS进行加密,所以传输的数据都是加密后的数据。具体是如何进行加密,解密,验证的,且看下图。
 
HTTPS详解
HTTPS详解
 
    1. 客户端发起HTTPS请求。这个没什么好说的,就是用户在浏览器里输入一个https网址,然后连接到server的443端口。
 
    2. 服务端的配置
    采用HTTPS协议的服务器必须要有一套数字证书,可以自己制作,也可以向组织申请。区别就是自己颁发的证书需要客户端验证通过,才可以继续访问,而使用受信任的公司申请的证书则不会弹出提示页面(startssl就是个不错的选择,有1年的免费服务)。这套证书其实就是一对公钥和私钥。如果对公钥和私钥不太理解,可以想象成一把钥匙和一个锁头,只是全世界只有你一个人有这把钥匙,你可以把锁头给别人,别人可以用这个锁把重要的东西锁起来,然后发给你,因为只有你一个人有这把钥匙,所以只有你才能看到被这把锁锁起来的东西。
 
    3. 传送证书。这个证书其实就是公钥,只是包含了很多信息,如证书的颁发机构,过期时间等等。
 
    4. 客户端解析证书 
    这部分工作是有客户端的TLS来完成的,首先会验证公钥是否有效,比如颁发机构,过期时间等等,如果发现异常,则会弹出一个警告框,提示证书存在问题。如果证书没有问题,那么就生成一个随机值。然后用证书对该随机值进行加密。就好像上面说的,把随机值用锁头锁起来,这样除非有钥匙,不然看不到被锁住的内容。
 
    5. 传送加密信息
    这部分传送的是用证书加密后的随机值,目的就是让服务端得到这个随机值,以后客户端和服务端的通信就可以通过这个随机值来进行加密解密了。
 
    6. 服务段解密信息
    服务端用私钥解密后,得到了客户端传过来的随机值(私钥),然后把内容通过该值进行对称加密。所谓对称加密就是,将信息和私钥通过某种算法混合在一起,这样除非知道私钥,不然无法获取内容,而正好客户端和服务端都知道这个私钥,所以只要加密算法够彪悍,私钥够复杂,数据就够安全。
 
    7. 传输加密后的信息。这部分信息是服务段用私钥加密后的信息,可以在客户端被还原。
 
    8. 客户端解密信息。客户端用之前生成的私钥解密服务段传过来的信息,于是获取了解密后的内容。整个过程第三方即使监听到了数据,也束手无策。
 
    HTTPS的作用及局限性:
 
    与HTTP的差异
    与HTTP的URL由“http://”起始且默认使用端口80不同,HTTPS的URL由“https://”起始且默认使用端口443。
HTTP是不安全的,且攻击者通过监听和中间人攻击等手段,可以获取网站帐户和敏感信息等。HTTPS被设计为可防止前述攻击,并(在没有使用旧版本的SSL时)被认为是安全的。
    网络层
    HTTP工作在应用层(OSI模型的最高层),但安全协议工作在一个较低的子层:在HTTP报文传输前对其加密,并在到达时对其解密。严格地讲,HTTPS并不是一个单独的协议,而是对工作在一加密连接(TLS或SSL)上的常规HTTP协议的称呼。
    HTTPS报文中的任何东西都被加密,包括所有报头和荷载。除了可能的CCA(参见限制小节)之外,一个攻击者所能知道的只有在两者之间有一连接这一事实。
    服务器设置
    要使一网络服务器准备好接受HTTPS连接,管理员必须创建一数字证书,并交由证书颁发机构签名以使浏览器接受。证书颁发机构会验证数字证书持有人和其声明的为同一人。浏览器通常都预装了证书颁发机构的证书,所以他们可以验证该签名。
    获得证书
    由证书颁发机构签发的证书有免费的,也有每年收费13美元到1500美元不等的。
     一个组织也可能有自己的证书颁发机构,尤其是当设置浏览器来访问他们自己的网站时(如,运行在公司局域网内的网站,或大学的)。他们可以容易地将自己的证书加入浏览器中。
    此外,还存在一个人到人的证书颁发机构,CAcert。
    作为访问控制
    HTTPS也可被用作客户端认证手段来将一些信息限制给合法的用户。要做到这样,管理员通常会给每个用户创建证书(通常包含了用户的名字和电子邮件地址)。这个证书会被放置在浏览器中,并在每次连接到服务器时由服务器检查。
    当私钥失密时
    证书可在其过期前被吊销,通常情况是该证书的私钥已经失密。较新的浏览器如Google Chrome、Firefox[7]、Opera[8]和运行在Windows Vista上的Internet Explorer[9]都实现了在线证书状态协议(英语:Online Certificate Status Protocol)(OCSP)以排除这种情形:浏览器将网站提供的证书的序列号通过OCSP发送给证书颁发机构,后者会告诉浏览器证书是否还是有效的。
    局限
    TLS有两种策略:简单策略和交互策略。交互策略更为安全,但需要用户在他们的浏览器中安装個人的证书来进行认证。
    不管使用了哪种策略,协议所能提供的保护总强烈地依赖于浏览器的实现和服务器软件所支持的加密算法。
    HTTPS并不能防止站点被搜索引擎蜘蛛抓取。在某些情形中,被加密资源的URL可仅通过截获请求和响应的大小推得,这就可使攻击者同时知道明文(公开的静态内容)和密文(被加密过的明文),从而使选择密文攻击成为可能。
    因为SSL在HTTP之下工作,对上层协议一无所知,所以SSL服务器只能为一个IP地址/端口组合提供一个证书。[12]这就意味着在大部分情况下,使用HTTPS的同时支持基于名字的虚拟主机是不很现实的。一种叫Server Name Indication(英语:Server Name Indication)(SNI)的方案通过在加密连接创建前向服务器发送主机名解决了这一问题。Firefox 2、Opera 8和运行在Windows Vista的Internet Explorer 7都加入了对SNI的支持。
    如果Mac OS X中的家长控制被启用,HTTPS站点必须显式地在“总是允许”列表中列出。