Https协议原理剖析【计算机网络】【三种加密方法

一，fidler工具

前提知识

二，Https原理解析

1. 中间人攻击

2. 常见的加密方式

1）. 对称加密

2）. 非对称加密 + 对称加密

4）. CA证书

1. 数据摘要

3. 数字签名

CA证书

理解数据签名

存在的安全疑问？

1. 中间⼈有没有可能篡改该证书？

2. 篡改整个证书包体？

如何成为中间⼈ - 了解

edge浏览器证书位置：

5）. CA & 非对称加密 + 对称加密

总结

嗨！收到一张超美的风景图，愿你每天都能顺心！

一，fidler工具

简介：

fiddler 是由 C# 开发的最强大好用的免费web调试工具之一，可记录所有客户端和服务见的 http 以及 https 请求，可监视设断点，甚至修改输入输出数据，它还包含了一个强大的基于事件脚本的子系统，并且能使用 .net 语言来拓展。

简单理解：

详细教程，请参考其他博主。

前提知识

什么是"加密"

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

二，Https原理解析

首先，从前面的http协议开始，我们知道客户端可以通过get，post向服务端发出请求，post较get有隐私性，但他们终究是明文传输，只要截取，就能直接得到里面信息，甚至篡改，不安全。https协议就是来解决数据在这个安全问题。笼统的解释方法：对数据进行加密解密。

1. 中间人攻击

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。

加密与解密，看似比较简单，但实际问题远比这复杂，下面让我们逐渐理解Https如何做到在网络中实现数据安全。

2. 常见的加密方式

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, 并且也能把密⽂解密成明⽂。

只使用对称加密缺点：对方不知道“密钥”，并且服务器不可能面对用户都用一种密钥。只要用户端都知道密钥，中间人也能获取，数据任然不安全

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". 这就成了 "先有鸡还是先有蛋" 的问题了. 此时密钥的传输再⽤对称加密就⾏不通了。

2）. 非对称加密 + 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（public key，简称公钥）和私有密钥（private key，简称私钥）。

• 常⻅⾮对称加密算法(了解)：RSA，DSA，ECDSA

• 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

如果最开始，中间⼈就已经开始攻击了呢？问题是如何保证，从网络传来的S是否是真实的服务端的公钥？

4）. CA证书

讲解CA证书时，我们首先了解：数字签名，数据摘要(或数据指纹)。

1. 数据摘要

数字指纹(数据摘要),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。

• 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）

• 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（ 无法反推原文 ），通常⽤来 进⾏数据对⽐ 。

3. 数字签名

对数据摘要进行加密后，就形成了数字签名。

CA证书

服务端在使⽤HTTPS前，需要向CA机构（政府单位）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。

申请CA证书的步骤：

需要注意的是：申请证书前，需要在特定平台⽣成CSR文件，会同时⽣成⼀对⼉密钥对⼉，即公钥和私钥。（服务端这个私钥就是来保证交换对称密匙的安全）

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

可以使⽤在线⽣成CSR和私钥： https://myssl.com/csr_create.html

形成CSR之后，后续就是向CA机构进⾏申请认证，不过⼀般认证过程很繁琐，⽹络各种提供证书申请的服务商，⼀般真的需要，直接找平台解决就⾏。

理解数据签名

签名的形成是基于⾮对称加密算法的。

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：

1. CA机构拥有⾮对称加密的私钥A和公钥A'

2. CA机构对服务端申请的证书明⽂数据进⾏hash，形成数据摘要

3. 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。

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。

存在的安全疑问？

1. 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。

2. 篡改整个证书包体？

首先替换的证书也必须是真实有效的证书。
既然是真实有效的证书，其真实内容如果与所需要的网站或网页不同，客户端可以比较容易的检查发现。

如何成为中间⼈ - 了解

• ARP欺骗：在局域⽹中，hacker经过收到ARP Request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

• 假wifi && 假⽹站等

edge浏览器证书位置：

设置中搜索安全性

5）. CA & 非对称加密 + 对称加密

流程梳理：

总结

https协议使用了三组加密：

1. 第一组（非对称加密）：检测证书是否被篡改。服务器持有私钥（制作CSR时产生的一对密钥），客户端持有CA机构的公钥。当客户端第一次向服务端提出请求，服务端返回一个签名证书，客户端验证其证书的合法性。

2. 第二组（非对称加密）：保证对称加密的密钥安全发送给服务端。在第一组中，如果客户端验证证书合法（或者我们强制信任此证书），我们将提取证书里的公钥，对对称加密的密钥进行加密，发送给服务端。

3. 第三组（对称加密）：对后续数据加密。第二组中，客户端发送来对称加密的密钥，随后根据密钥，加密资源，向客户端发送资源，至此交换资源传递开始。

关系：第一组保证服务端公钥的真实性，第二组保证对称加密的密钥安全发送给服务端。

结语

本小节就到这里了，感谢小伙伴的浏览，如果有什么建议，欢迎在评论区评论，如果给小伙伴带来一些收获请留下你的小赞，你的点赞和关注将会成为博主创作的动力。