彻底搞清HTTPS安全通讯之SSL/TLS加密协议

一、 简介

  • SSL(Secure Socket Layer 安全套接层),由网景在20世纪90年代开发的安全协议;
  • 1995年Netscape发布SSL v2.0
  • 1996年Netscape发布SSL v3.0
  • 1999年 IETF(Internet工程任务组)发布TLS v1.0,用于替代SSL v3.0
  • 2006年 发布TLS v1.1
  • 2008年 发布TLS v1.2
  • 2018年 发布TLS v1.3
    至2020年3月,微软、苹果、谷歌等多家企业已弃用TLS v1.0 和 TLS v1.1 。
目前,应用最广泛的是TLS 1.0,接下来是SSL 3.0 。但是,主流浏览器都已经实现了TLS 1.2的支持 。TLS 1.0通常被标示为SSL 3.1,TLS 1.1为SSL 3.2,TLS 1.2为SSL 3.3 。
二 、通信模式演化
  1. 正常通讯,无加密通信过程很不安全,黑客可以监听双方的通信、拦截通信、伪造数据进行攻击 。
  2. 使用密钥加密为了应对攻击,对通信数据使用对称加密算法进行加密 。通信双方需要共享密钥 。1981年,出现对称加密算法DES 。DES使用56bit的密钥 。但由于双方需要共享密钥,这个密钥在传输过程中有可能被拦截 。
  3. 更高强度的密钥DES可能被暴力破解 。为了更高的安全性,出现了triple-DES(最长168bit密钥)、AES (最高 256bit密钥 ) 。这仍没解决双方传递共享密钥的问题 。
  4. 非对称加密最著名的非对称加密算法RSA算法,其加密与解密使用不同密钥,加密的密钥可以公开 。这样可以有效解决双方共享密钥的问题 。在使用中,通讯双方都有一个公钥和私钥 。
A要给B发网络数据流程:
  1. A使用私钥加密数据的hash值
  2. A再用B的公钥加密数据 。
  3. A将加密的hash值和加密的数据加上一些其它信息(如时间戳)发给B
  4. B 先用私钥解密数据
  5. B本地运行一个hash值
  6. B用A的公钥解密hash值,与自己运行的比较,检验数据完整性 。但最初通讯交换公钥的过程,仍存在被中间人攻击的可能 。
  7. 使用可信任机构颁布数字证书
三 、HTTPSHTTP Over SSL,就是通过SSL/TLS加密HTTP数据 。证书链检测工具: myssl.com
四、SSL/TLS 基本运行过程1. 整体通讯流程
  1. 客户端向服务器端索要并验证公钥
  2. 双方协商生成“对话密钥”
  3. 双方采用“对话密钥”进行加密通信 。
SSL/TLS 使用非对称加密。
  • 保证公钥不被篡改:将公钥放在数字证书中,只要证书是可信的,公钥就是可信的 。
  • 每一次对话,双方生成一个对称密钥,用来加密信息,采用对称加密 。非对称加密只用来加密对称加密的密钥 。
流程示意图:
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文章插图
 
通讯抓包示意图:
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文章插图
 
2. 握手阶段详细过程
彻底搞清HTTPS安全通讯之SSL/TLS加密协议

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握手阶段涉及4次通信 。
4.1 客户端发出请求(Client Hello)客户端数据主要包含:
  • 支持的协议版本,如TLS 1.2版
  • 一个客户端生成的随机数,稍后用于生成公钥
  • 支持的加密方法,如RSA
  • 支持的压缩方法 。
客户端发送的信息中不包括服务器的域名 。2006年,TLS协议加入了一个Service Name Indication扩展,允许客户端向服务器提供它所请求的域名 。
彻底搞清HTTPS安全通讯之SSL/TLS加密协议

文章插图
 
支持的加密算法示例:
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4.2 服务器回应(Server Hello)服务器收到客户端请求后,向客户端发出回应,包含:
  • 确认使用的加密通信协议版本,比如TLS 1.2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 。
  • 一个服务器生成的随机数,稍后用于生成"对话密钥" 。
  • 确认使用的加密方法,比如RSA公钥加密 。
  • 服务器证书 。
如果是双向认证,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 。即金融机构服务器端只允许认证客户连入自己的网络,会向正式客户提供USB密钥,里面就包含了一张客户端证书 。下面是单向认证抓包示意,Server Hello分成两个包发送 。
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【彻底搞清HTTPS安全通讯之SSL/TLS加密协议】 

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