旅游景区网站建设的必要性,微商平台app,在哪网站开发软件,平面设计必学软件目录 一.HTTPS概述
二.概念准备
三.为什么要加密
四.常⻅的加密⽅式
1.对称加密
2.⾮对称加密
五.数据摘要#xff0c;数字签名 六.HTTPS的加密过程探究
1.方案一——只使用对称加密
2.方案二——只使⽤⾮对称加密
3.方案三——双⽅都使⽤⾮对称加密
4.方案四——⾮…目录 一.HTTPS概述
二.概念准备
三.为什么要加密
四.常⻅的加密⽅式
1.对称加密
2.⾮对称加密
五.数据摘要数字签名 六.HTTPS的加密过程探究
1.方案一——只使用对称加密
2.方案二——只使⽤⾮对称加密
3.方案三——双⽅都使⽤⾮对称加密
4.方案四——⾮对称加密对称加密
5. 中间人攻击
七.引⼊证书
1.CA认证
2.理解数据签名
3.⽅案5-⾮对称加密对称加密证书认证 一.HTTPS概述
HTTPS也是⼀个应⽤层协议是在HTTP协议的基础上引⼊了⼀个加密层。 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容易出现⼀些被篡改的情况。
http为什么不安全
下图是http协议在用户在表单中提交的用户名和密码用户名和密码都是明文传输的存在的严重的风险在2012年以前账号基本都是没有绑定手机号的要求这就导致了只要知道了你的用户名和密码就能轻易的将号盗取。 HTTPS存在的意义就是加密传输报文。
二.概念准备
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。
加密解密到如今已经发展成⼀个独⽴的学科:密码学。 ⽽密码学的奠基⼈,也正是计算机科学的祖师爷之⼀,艾伦·⻨席森·图灵。 对比我们的另外一外祖师爷约翰·冯·诺依曼 好像图灵⼤佬的头发有点多..... 其实这是⼀个悲伤的故事.图灵⼤佬年少有为,不光奠定了计算机,⼈⼯智能,密码学的基础,并且在⼆战中⼤破德军的Enigma机,使盟军占尽情报优势,才能扭转战局反败为胜.但是因为⼀些原因,图灵⼤佬遭到英国皇室的迫害,41岁就英年早逝了.
有一部电影《模仿游戏》改变自《艾伦·图灵传》讲的就是二战中图灵大佬研制破译机的故事。 计算机领域中的最⾼荣誉就是以他名字命名的图灵奖。
三.为什么要加密
臭名昭著的运营商劫持
在没有普及https协议的时候将出现我们在网上搜索下载一个软件当我们点击了下载的时候弹出的下载连接却是其他软件的下载连接。
由于我们通过⽹络传输的任何的数据包都会经过运营商的⽹络设备(路由器,交换机等),那么运营商的⽹络设备就可以解析出你传输的数据内容,并进⾏篡改。
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,就发现这个请求是要下载天天动听,那么就⾃动的把交给⽤户的响应给篡改成某Q浏览器的下载地址了。 所以因为http的内容是明⽂传输的明⽂数据会经过路由器、wifi热点、通信服务运营商、代理服务器等多个物理节点如果信息在传输过程中被劫持传输的内容就完全暴露了。劫持者还可以篡改传输的信息且不被双⽅察觉这就是 中间⼈攻击 所以我们才需要对信息进⾏加密。 不⽌运营商可以劫持,其他的⿊客也可以⽤类似的⼿段进⾏劫持,来窃取⽤⼾隐私信息,或者篡改内容. 试想⼀下,如果⿊客在⽤⼾登陆⽀付宝的时候获取到⽤⼾账⼾余额,?甚⾄获取到⽤⼾的⽀付密码..... 在互联⽹上,明⽂传输是⽐较危险的事情!!! HTTPS就是在HTTP的基础上进⾏了加密,进⼀步的来保证⽤户的信息安全。
四.常⻅的加密⽅式
1.对称加密
采⽤单钥密码系统的加密⽅法同⼀个密钥可以同时⽤作信息的加密和解密这种加密⽅法称为对 称加密也称为单密钥加密特征加密和解密所⽤的密钥是相同的。
常⻅对称加密算法(了解)DES、3DES、AES、TDEA、Blowfish、RC2等。特点算法公开、计算量⼩、加密速度快、加密效率⾼
对称加密其实就是通过同⼀个?密钥,把明⽂加密成密⽂,⽂解密成明⽂.
例如最简单的一个对称加密原理——异或运算 假设明⽂a1234,密钥key8888 则加密a^key得到的密⽂b为9834. 然后针对密⽂9834再次进⾏运算b^key,得到的就是原来的明⽂1234. (对于字符串的对称加密也是同理,每⼀个字符都可以表⽰成⼀个数字)当然,按位异或只是最简单的对称加密.HTTPS中并不是使⽤按位异或. 2.⾮对称加密
需要两个密钥来进⾏加密和解密这两个密钥是公开密钥publickey简称公钥和私有密钥 privatekey简称私钥。
常⻅⾮对称加密算法(了解)RSADSAECDSA特点算法强度复杂、安全性依赖于算法与密钥但是由于其算法复杂⽽使得加密解密速度没有对称加密解密的速度快。
⾮对称加密要⽤到两个密钥,⼀个叫做公钥,⼀个叫做私钥. 公钥和私钥是配对的.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
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.
五.数据摘要数字签名
数字摘要(数据指纹),其基本原理是利⽤单向散列函数(Hash函数)对信息进⾏运算,⽣成⼀串固定⻓度的数字摘要。数字指纹并不是⼀种加密机制,但可以⽤来判断数据有没有被窜改。一旦数据被篡改哪怕只是修改了一个比特位再次利⽤单向散列函数(Hash函数)对信息进⾏运算得到的结果都会有非常大的差异。摘要常⻅算法有MD5、SHA1、SHA256、SHA512等算法把⽆限的映射成有限因此可能会有碰撞两个不同的信息算出的摘要相同但是概率⾮常低在时间空间有限的请情况下几乎不会发生。摘要特征和加密算法的区别是摘要严格意义不是加密因为没有解密只不过从摘要很难反推原信息通常⽤来进⾏数据对⽐。摘要经过加密就得到数字签名后面说。 六.HTTPS的加密过程探究
既然要保证数据安全,就需要进⾏加密。 ⽹络传输中不再直接传输明⽂了,⽽是加密之后的密⽂。 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。
1.方案一——只使用对称加密
如果通信双⽅都各⾃持有同⼀个密钥X且没有别⼈知道这两⽅的通信安全当然是可以被保证的除⾮密钥被破解。 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啥,因此就⽆法进⾏解密,也就不知道请求 的真实内容是啥了. 但事情没这么简单.服务器同⼀时刻其实是给很多客⼾端提供服务的.这么多客⼾端,每个⼈⽤的秘钥都必须是不同的(如果是相同那密钥就太容易扩散了,⿊客就也能拿到了).因此服务器就需要维护每个客⼾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。 但是如果在协商密钥的时候使用明文传送密钥的内容就容易被黑客截获因此密钥的传输也必须加密传输!如果要对密钥加密传输就需要一个 密钥的密钥 这就变成了一个鸡生蛋蛋生鸡的问题了。此时密钥的传输再⽤对称加密就⾏不通了。
2.方案二——只使⽤⾮对称加密
鉴于⾮对称加密的机制如果服务器先把公钥以明⽂⽅式传输给浏览器之后浏览器向服务器传数据前都先⽤这个公钥加密好再传从客户端到服务器信道似乎是安全的(有安全问题)因为只有服务器有相应的私钥能解开公钥加密的数据。 但是服务器到浏览器的这条路怎么保障安全 如果服务器⽤它的私钥加密数据传给浏览器那么浏览器⽤公钥可以解密它⽽这个公钥是⼀开始通过明⽂传输给浏览器的若这个公钥很容易被中间⼈劫持到了那他也能⽤该公钥解密服务器传来的信息了。
3.方案三——双⽅都使⽤⾮对称加密
服务端拥有公钥S与对应的私钥S客⼾端拥有公钥C与对应的私钥C。客⼾和服务端交换公钥。客⼾端给服务端发信息先⽤S对数据加密再发送只能由服务器解密因为只有服务器有私钥S。服务端给客⼾端发信息先⽤C对数据加密在发送只能由客⼾端解密因为只有客⼾端有私钥C。 这样看似解决了安全问题实际上仍然有安全问题而且又使得整体的效率变得很低。
4.方案四——⾮对称加密对称加密
先解决效率问题
服务端具有⾮对称公钥S和私钥S。客户端发起https请求获取服务端公钥S。客户端在本地⽣成对称密钥C,通过公钥S加密,发送给服务器。由于中间的⽹络设备没有私钥,即使截获了数据,也⽆法还原出内部的原⽂,也就⽆法获取到对称密钥(真的吗)。服务器通过私钥S解密,还原出客⼾端发送的对称密钥C.并且使⽤这个对称密钥加密给客⼾端返回的响应数据。后续客⼾端和服务器的通信都只⽤对称加密即可.由于该密钥只有客⼾端和服务器两个主机知道,其他主机/设备不知道密钥即使截获数据也没有意义.
5. 中间人攻击
上述方案均存在一个致命的问题——无法拦截中间人攻击。Man-in-the-MiddleAttack简称“MITM攻击”。
确实在⽅案2/3/4中客户端获取到公钥S之后对客户端形成的对称秘钥C⽤服务端给客户端的公钥S进⾏加密中间⼈即使窃取到了数据此时中间⼈确实⽆法解出客户端形成的密钥C因为只有服务器有私钥S。 但是中间⼈的攻击如果在最开始握⼿协商的时候就进⾏了那就不⼀定了假设hacker已经成功成为中间⼈。
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)⾃⼰形成对称秘钥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进⾏解密得到通信秘钥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解密得到通信秘钥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。 问题本质出在哪⾥了呢客⼾端⽆法确定收到的含有公钥的数据报⽂就是⽬标服务器发送过来的
七.引⼊证书
1.CA认证
服务端在使⽤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。 这个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证书所有者签名。
需要注意的是申请证书的时候需要在特定平台⽣成查会同时⽣成⼀对⼉密钥对⼉即公钥和私钥。这对密钥对⼉就是⽤来在⽹络通信中进⾏明⽂加密以及数字签名的。 其中公钥会随着CSR⽂件⼀起发给CA进⾏权威认证私钥服务端⾃⼰保留⽤来后续进⾏通信其实主要就是⽤来交换对称秘钥。 2.理解数据签名
签名的形成是基于⾮对称加密算法的CA机构的公钥和私钥注意⽬前暂时和https没有关系不要和https中的公钥私钥搞混了。 当服务端申请CA证书的时候CA机构会对该服务端进⾏审核并专⻔为该⽹站形成数字签名过程如下
CA机构拥有⾮对称加密的私钥A和公钥ACA机构对服务端申请的证书明⽂数据进⾏hash形成数据摘要然后对数据摘要⽤CA私钥A加密得到数字签名S
服务端申请的证书明⽂和数字签名S共同组成了数字证书这样⼀份数字证书就可以颁发给服务端了。
3.⽅案5-⾮对称加密对称加密证书认证
在客户端和服务器刚⼀建⽴连接的时候,服务器给客户端返回⼀个证书证书包含了之前服务端的公钥,也包含了⽹站的⾝份信息.
客⼾端进⾏认证 当客⼾端获取到这个证书之后,会对证书进⾏校验(防⽌证书是伪造的).
判定证书的有效期是否过期。判定证书的发布机构是否受信任(操作系统中已内置的受信任的证书发布机构)。验证证书是否被篡改:从系统中拿到该证书发布机构的公钥,对签名解密,得到⼀个hash值(称为数。据摘要),设为hash1.然后计算整个证书的hash值,设为hash2.对⽐hash1和hash2是否相等.如果相等,则说明证书是没有被篡改过的。
中间⼈有没有可能篡改该证书
中间⼈篡改了证书的明⽂由于他没有CA机构的私钥所以⽆法hash之后⽤私钥加密形成签名那么也就没法办法对篡改后的证书形成匹配的签名如果强⾏篡改客⼾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
中间⼈整个掉包证书
因为中间⼈没有CA私钥所以⽆法制作假的证书(为什么)。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。这个确实能做到证书的整体掉包但是别忘记证书明⽂中包含了域名等服务端认证信息如果整体掉包客⼾端依旧能够识别出来。永远记住中间⼈没有CA私钥所以对任何证书都⽆法进⾏合法修改包括⾃⼰的。
为什么摘要内容在⽹络传输的时候⼀定要加密形成签名? 常⻅的摘要算法有:MD5和SHA系列 以MD5为例,我们不需要研究具体的计算签名的过程,只需要了解MD5的特点:
定⻓:⽆论多⻓的字符串,计算出来的MD5值都是固定⻓度(16字节版本或者32字节版本)。分散:源字符串只要改变⼀点点,最终得到的MD5值都会差别很⼤。不可逆:通过源字符串⽣成MD5很容易,但是通过MD5还原成原串理论上是不可能的。
正因为MD5有这样的特性,我们可以认为如果两个字符串的MD5值相同,则认为这两个字符串相同. 理解判定证书篡改的过程:(这个过程就好⽐判定这个⾝份证是不是伪造的⾝份证)。
假设我们的证书只是⼀个简单的字符串hello,对这个字符串计算hash值(⽐如md5),结果为 BC4B2A76B9719D91。 如果hello中有任意的字符被篡改了,⽐如变成了hella,那么计算的md5值就会变化很⼤. BDBD6F9CF51F2FD8。
然后我们可以把这个字符串hello和哈希值BC4B2A76B9719D91从服务器返回给客户端,此时客⼾端 如何验证hello是否是被篡改过?
那么就只要计算hello的哈希值,看看是不是BC4B2A76B9719D91即可. 但是还有个问题,如果⿊客把hello篡改了,同时也把哈希值重新计算下,客户端就分辨不出来了呀.所以被传输的哈希值不能传输明⽂,需要传输密⽂。黑客虽然可以解密但是无法使用对应的私钥加密。也就无法形成签名。
所以对证书明⽂(这⾥就是“hello”)hash形成散列摘要然后CA使⽤⾃⼰的私钥加密形成签名将 hello和加密的签名合起来形成CA证书颁发给服务端当客⼾端请求的时候就发送给客户端中间⼈截获了因为没有CA私钥就⽆法更改或者整体掉包就能安全的证明证书的合法性。 最后客户端通过操作系统⾥已经存的了的证书发布机构的公钥进⾏解密,还原出原始的哈希值,再进⾏校验.
为什么签名不直接加密⽽是要先hash形成摘要?
缩⼩签名密⽂的⻓度,加快数字签名的验证签名的运算速度
如何成为中间⼈
ARP欺骗在局域⽹中hacker经过收到ARPRequest⼴播包能够偷听到其它节点的(IP,MAC)地址。例⿊客收到两个主机A,B的地址告诉B(受害者)⾃⼰是A使得B在发送给A的数据包都被⿊客截取。ICMP攻击由于ICMP协议中有重定向的报⽂类型那么我们就可以伪造⼀个ICMP信息然后发送给局域⽹中的客⼾端并伪装⾃⼰是⼀个更好的路由通路。从⽽导致⽬标所有的上⽹流量都会发送到我们指定的接⼝上达到和ARP欺骗同样的效果。钓鱼wifi假⽹站等。
