一文讀懂HTTPS以及SSL單向驗證和雙向驗證
簡述
本文主要介紹HTTPS以及SSL單向驗證和雙向驗證。
HTTPS介紹
HTTPS是一種通過計算機網(wǎng)絡進行安全通信的傳輸協(xié)議，經(jīng)由HTTP進行通信，利用SSL/TLS建立安全信道，加密數(shù)據(jù)包。HTTPS使用的主要目的是提供對網(wǎng)站服務器的身份認證，同時保護交換數(shù)據(jù)的安全性與完整性。
HTTP介紹
HTTP是超文本傳輸協(xié)議，是一個基于請求與響應、無狀態(tài)的、應用層的協(xié)議，常基于TCP/IP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)，互聯(lián)網(wǎng)上應用最為廣泛的一種網(wǎng)絡協(xié)議，所有的WWW文件都必須遵守這個標準。
SSL/TLS介紹
TLS在傳輸層對網(wǎng)絡連接進行加密，前身是SSL協(xié)議，由網(wǎng)景公司1995年發(fā)布，用以保障數(shù)據(jù)在Internet上安全地進行傳輸，利用數(shù)據(jù)加密(Encryption)技術，確保數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡傳輸過程中不會被截取或竊聽。
數(shù)據(jù)加密用到了對稱加密和非對稱加密，TCP協(xié)議建立傳輸連接時，SSL首先對對稱加密的密鑰使用非對稱加密的公鑰進行非對稱加密，連接建立好之后，SSL對傳輸內容使用對稱加密。
對稱加密，速度高，可加密內容較大，用來加密會話過程中的消息。
非對稱加密，加密速度較慢，但能提供更好的身份認證技術，用來加密對稱加密的密鑰。
OSI模型
HTTPS和HTTP協(xié)議位于應用層，SSL\TLS協(xié)議位于傳輸層與應用層之間，TCP協(xié)議位于傳輸層，IP協(xié)議位于網(wǎng)絡層。如下圖所示：
圖 1 協(xié)議模型
SSL單向驗證
客戶端執(zhí)行HTTPS請求時，需要由TCP協(xié)議建立和釋放連接。這就涉及TCP協(xié)議的三次握手和四次揮手。想要了解一文讀懂TCP三次握手工作原理及面試常見問題匯總和一文讀懂TCP四次揮手工作原理及面試常見問題匯總的同學，請點擊鏈接查看。
TCP連接建立好后，對于HTTP而言，服務器就可以發(fā)送數(shù)據(jù)給客戶端。但是對于HTTPS，它還要運行SSL/TLS協(xié)議，SSL/TLS協(xié)議分兩層，第一層是記錄協(xié)議，主要用于傳輸數(shù)據(jù)的加密壓縮;第二層是握手協(xié)議，它建立在第一層協(xié)議之上，主要用于數(shù)據(jù)傳輸前的雙方身份認證、協(xié)商加密算法、交換密鑰。
SSL單向驗證流程：
圖 2 SSL單向驗證流程
SSL單向驗證總共有四步
1) 第一步，客戶端向服務器端發(fā)起Client Hello，請求內容包括：
a. 客戶端支持的SSL/TLS協(xié)議版本列表;
b. 客戶端支持的對稱加密算法列表;
c. 客戶端生成的隨機數(shù)A;
2) 第二步，服務器端回應客戶端Server Hello，回應內容包括：
a. 雙方都支持的SSL/TLS協(xié)議版本;
b. 雙方都支持的對稱加密算法;
c. 服務器密鑰庫中的證書;
d. 服務器端生成的隨機數(shù)B;
3) 第三步，客戶端收到服務器端回應，客戶端檢查服務器端證書是否合法，驗證內容如下：
a. 服務器端證書是否過期;
b. 服務器端證書是否被吊銷;
c. 服務器端證書是否可信;
d. 服務器端證書域名和客戶端請求域名是否一致。
驗證通過后，客戶端回應服務器端，回應內容包括：
a. 客戶端生成一個"隨機數(shù)C"，"隨機數(shù)C"也被稱為"pre-master-key"，然后使用服務器端證書中的公鑰加密"隨機數(shù)C"，將加密后的"隨機數(shù)C"發(fā)送給服務器端;
4) 第四步，服務器端使用密鑰庫中的私鑰解密加密后的"隨機數(shù)C"得到"隨機數(shù)C"，此時客戶端和服務器端都拿到了隨機數(shù)A、隨機數(shù)B、隨機數(shù)C，雙發(fā)通過這3個隨機數(shù)使用相同的密鑰交換算法計算得到相同的對稱加密密鑰，這個對稱加密密鑰就作為客戶端和服務器端數(shù)據(jù)傳輸時對稱加密使用的密鑰。
服務器端和客戶端，握手結束，之后就可以用對稱加密傳輸數(shù)據(jù)了。
SSL雙向驗證
SSL單向驗證過程中，客戶端會驗證自己訪問的服務器端，服務器端對客戶端不做驗證。如果服務器端驗證客戶端，則需要開啟服務器端驗證，這就是雙向驗證。
SSL雙向驗證和單向驗證的不同之處在于：
a. 第二步中服務器端第一次回應客戶端的Server Hello消息中，會要求客戶端提供客戶端證書;
b. 第三步中客戶端驗證完服務器端證書后，回應的內容中，會增加兩個信息：
a) 客戶端證書;
b) 客戶端證書驗證消息(CertificateVerify message)：客戶端將之前所有收到的和發(fā)送的消息組合起來，并用hash算法得到一個hash值，然后用客戶端密鑰庫的私鑰對這個hash進行簽名，這個簽名就是CertificateVerify message;
c. 服務器端收到客戶端證書后，會做如下處理：
a) 確認客戶端發(fā)送的證書是有效合法的;
b) 用客戶端證書中的公鑰驗證收到信息中的簽名，以確定這個證書是客戶端發(fā)出的;
服務器端和客戶端，握手結束，之后就可以用對稱加密傳輸數(shù)據(jù)了。
