https这个包有啥用://pan.baidu.com/mbox/homepage?short=nuDngoh

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我们现在经常听说谁谁谁密码被盜了谁谁谁信息又被劫持了。其中有一个原因:绝大部分网站用的是https这个包有啥用这个明文协议你以为很安全的在password框里填了隐藏的密碼,他却一字一句明明白白的写到了网络上于是乎好多网站开始从https这个包有啥用迁移到https这个包有啥用s(至少登录部分)。我也准备做同樣的事情因此抽时间和小伙伴tt一起研究了一下https这个包有啥用s。

刚开始看https这个包有啥用s的时候各种头大。国内网上讲相关的资料虽然一夶堆但是大部分是相互的抄,内容多而乱且没有把事情讲清楚。后来查阅了一些外文资料(包括rfc、wikipedia等)读了JSSE的源代码以后,基本把這个事情的来龙去脉看懂了大部分但是涉及到很多很细节的东西还是觉得不是完全懂,如有疏漏和错误敬请大家指正和原谅 :-)

这篇文章嘚目标:用尽量简单和有趣的语言,把这个复杂的东东讲述清楚所以,接下来我打算分成三部分来聊聊我理解的https这个包有啥用s:

1、入门篇:主要用通俗的语言讲讲https这个包有啥用s是什么东东以及他大体的工作方式;

2、技术篇:结合抓包工具和源代码,分析https这个包有啥用s的通讯流程和细节;

3、理论篇:不是特别深入的聊聊一些跟https这个包有啥用s相关的算法

简单的说,https这个包有啥用s就是给https这个包有啥用带了一個安全套即使别人拿到了信息,也不知道这个里面装的啥客户端(包括browser、手机app等)和服务器每次发https这个包有啥用包的时候,都对这个包加个密让第三者看到的只是加密后的乱码(我只想对你说:你猜你猜你猜猜猜),到对端以后再解密

这个安全套,原来是叫SSL(Secure Sockets Layer)朂先是Netscape弄出来的,后来哥们儿完蛋了就慢慢变了名字,叫TLS(Transport Layer Security Protocol)具体的区别可以去wikipedia搜索TLS,他们之间的升级细节讲述的非常详细(这一点百度百科真的差的有点远~)

这个安全套跑在TCP的上层,在TCP连接完成后且https这个包有啥用启动前协商一些跟加密相关的工作,完成协商之后就可以对要发送的https这个包有啥用包加密/解密了。

那他到底协商了些啥呢其实就是保证安全的几个问题:

1、服务器要证明自己是靠谱的、安全的,不然给一个假网站发加密的密文就跟裸奔没啥区别

2、服务器和客户端通讯需要的加密算法和加密密钥

就跟当年天地会和韦小宝通信一样先要亮出身份,证明自己然后再拿出暗语的书信。

第一步服务器证明自己是靠谱的。

一个哥们儿XX说他是天地会的如果你昰韦小宝,你会怎么确认他的身份呢

其中有一种方案可能是这样的:他会说S1是他师傅,如果你知道S1并和他确认了就ok了。如果不认识僦继续问S1的师傅S2……一直问道陈近南,只要陈近南确认了那就可以证明他了。看起来好像设计模式里面的责任链 XX -> S1 ->S2 -> … ->ROOT

服务器证明自己也是哃样的逻辑服务器S0有一个证书,说我是谁谁谁这个证书由上级签发机构S1核准,如果你本地有这个S1的证书那验证一下就可以了。如果沒有就问S1的签发机构S2。直到根的签发机构如果本地认证找到了其中任何一级的证书,就认为S0是靠谱的否则就是不靠谱。S0 -> S1 -> S2 -> … -> Root CA

实际上非瑺像工商局发的营业执照你上面有我盖的红坨坨才是靠谱的。


上图就是淘宝的认证级联关系

这些靠谱的证书内置在操作系统、jdk等地方(百度或者谷歌上搜索“https这个包有啥用s数字证书设置”相关内容就可以看到)。


此图就是我本机证书列表的一部分

这个就是基本逻辑,說白了就是找一个我们都公认靠谱的人来证实你的靠谱。

第二步协商加密算法+密钥。

加密和摘要算法有很多常见的比如RSA、AES、DES、MD5、SHA等等。

1、加密/解密算法:能加密同时能反解的就是加解密算法。按照加解密的密钥是否一样又分为对称和非对称算法。比如对称加密算法:AES、DES;非对称加密算法:RSA

2、摘要算法:就是只用来做摘要、签名、验证防止被别人篡改,基本不能反解(有可能可以通过碰撞暴力破解)比如:MD5、SHA。

那服务器和客户端接下来就协商一下我们要用什么加密解密算法和密钥防止别人看见,用什么摘要算法防止别人篡妀。

一般来讲对称加密算法效率会比非对称高,所以通常选择对称加密的AES较多双方通过某种方式协商出一个密钥,后面就通过这个密鑰和加密算法进行加解密

客户端发送一个:“地振高冈,一派溪山千古秀”

服务端回复一个:“门朝大海三河合水万年流”

整个过程夶体就是这样,后面双方就开始发https这个包有啥用的加密包对方解包得到对应的https这个包有啥用数据。

世界一下就清晰了对吗?

No No No 其实还是佷复杂滴……如果要想了解详细的技术内容就让我带着你继续往下看(你敢不敢跟我来)

工欲善其事,必先利其器

为了做详细的分析峩做了几个准备工作:

1、装了一个wireshark,用来抓取网络包

通过前两个工作可以看到网络交互的过程和详细的数据包第三个可以用来分析整个鋶程的代码。

(注:以下涉及到代码的分析都是基于JDK8进行的,如果因为版本原因相关函数和代码行数对接不上,请大家查找对应版本嘚代码)

好了准备工作做好了,我们开始吧!

先给taobao同学发个请求吧:curl 看到整个交互过程大体是这样的(我把tcp三次握手,ACK包等无关的数據包都过滤掉了只剩TLS相关的数据包):

上图有几个交互数据都合并到一个TCP包进行发送了,比如漂蓝的那一行(No = 49)的TCP包实际上包含了三个TLS包(Certificate、Server Key Exchange、Server Hello Done)下面分析的时候,我就把这个包展开

上面抓的包全部展开就是这样的效果。怎么样是不是差不多也看了个大概?我来翻譯翻译吧

我的证书给你,验证我吧

这是我给你的加密密钥相关的东东

这是我给你的加密密钥相关的东东

警告(实际就是说完了拜拜~)

看起来是不是很简单呢?

这实际上就是文章一开始我说的要解决的两个大问题:

1、认证server端的靠谱性

2、交换加密算法和密钥

具体每个包里媔都发了哪些数据?server端靠谱性是如何来证明的加密算法和密钥是怎么交换的?接下来让我一一给你道来

具体的交互流程和代码的实现

峩们就按命令逐个来分析一下。

可以看到发送了很多数据但是最关键的几个数据:

2、随机数:这个是用来生成最后加密密钥的影响因子の一,包含两部分:时间戳(4-Bytes)和随机数(28-Bytes)

3、session-id:用来表明一次会话第一次建立没有。如果以前建立过可以直接带过去。

4、加密算法套装列表:客户端支持的加密-签名算法的列表让服务器去选择。

5、压缩算法:似乎一般都不用

6、扩展字段:比如密码交换算法的参数、請求主机的名字等等


每天我都上网。你注意到网站の间的区别了吗本文主要分析探讨https这个包有啥用s和https这个包有啥用的异同,与大家分享

有一天,产品王突然发现自己的产品在电脑浏览器和微信浏览器中被打开被提示“不安全”!这样,用户就能看到它有多麻烦

谷歌浏览器对不安全网站的提示:

打开微信不安全网站时,提示“防诈骗、防黑客请勿支付或输入qq密码”:

小王很无聊。我们什么都没做为什么不安全?经过一番研究原来自家产品的网站都昰从https这个包有啥用开始的,而不是https这个包有啥用s和程的哥哥沟通后,所有的链接都换成了https这个包有啥用s这样就不会再有这样的提示了。

在搞清楚什么是https这个包有啥用s之前首先应该知道什么是https这个包有啥用。

https这个包有啥用(超文本传输协议)是互联网上使用最广泛的网络传輸协议所有的WWW文件都必须遵守这个标准。我们常见到我网站上的很多接口我手机上的H5,甚至后端服务器上的很多接口都是用https这个包有啥用协议实现的

所以我们需要去百度,只需要在浏览器中输入然后我们就可以访问百度的网站了。当然如果不在通用浏览器中输入https這个包有啥用://的话,会帮助你自动完成这部分

以谷歌浏览器为例,进入访问.cn/nba/和新浪体育的NBA频道然后点击地址栏复制网址。贴在任何地方:.cn/nba/,你会发现https这个包有啥用:// protocol的logo已经在前面了。

https这个包有啥用传输简单灵活但其缺点是采用明文传输,因此请求和响应不会确认通信伙伴无法保护数据的完整性,传输内容容易被窃取

https这个包有啥用S(全称:安全套接字层上的超文本传输协议)是一个以安全为目标的https这个包有啥鼡通道。在https这个包有啥用的基础上通过传输加密和身份认证来保证传输过程的安全性。

网页内容通过https这个包有啥用s传输后客户端和服務器端会利用“非对称加密算法”交换密钥。服务器也就是上图中的小红,会先生成一个公钥和一个私钥然后,用证书封装公钥后將证书交给用户,也就是上图中的小明

CA证书是指由证书颁发机构(CA)颁发的数字证书,即颁发数字证书的机构颁发给相应的公司。CA是负责頒发和管理数字证书的权威机构作为电子商务交易中受信任的第三方,负责公钥系统中公钥的合法性检查一般来说,证书业务是要收費的

世界上认证机构很多,程兄弟也可以自己生成证书但是很多证书是“不可信”的。我们使用微信、谷歌Chrome浏览器、iPhone的iOS系统等,并苴只选择信任那些信誉良好的证书颁发机构颁发的证书

发证机构就像我们用的四方快递。人们选择他们是因为他们觉得值得信任快递被取代的可能性很低。那些小公司或者说自发证书,就像是一个没听说过的快递公司当人们选择收发快递时,使用快递并非不可能泹快递被盗的概率可能会上升。

从服务器获取证书后用户觉得证书值得信任,于是打开证书获取里面的公钥同时,用户会生成一个随機字符串然后用服务器的公钥对该字符串进行加密,并将加密后的内容发送给服务费

服务器获取用户发送的密文后,用私钥解密得箌用户的密码。这个过程叫做非对称加密

服务器知道用户密码后,在传输数据之前双方用用户生成的密码对数据进行加密,然后传输給对方再由对方用这个密码解密。当加密和解密使用相同的密钥时这个过程称为对称加密。

https这个包有啥用s的传输过程就是这样首先利用非对称加密传输让双方获得一个对称加密密钥,然后双方利用这个对称密钥对数据传输进行加密既能兼顾安全性,又能兼顾速度甴于密文传输,第三方此时无法窃听用户与服务器之间传输的内容此时网站的安全性得到提升。

然而就在这个时候小王想到了另一个問题。通常会有一个bug。程的兄弟们总是说“抓住袋子”他们想抓住袋子,看看是什么导致了错误我们的网站使用https这个包有啥用s协议後,数据是加密的所以我们不知道传输了什么。以后遇到bug怎么办然后程序员的哥哥开心地笑了,说:其实什么都没有https这个包有啥用s也鈳以抓取包。只需安装一个证书

如前所述,当服务器将公钥发送给用户时它使用一个证书来封装公钥,就像我们给别人发送东西时先通过快递打包,然后再发送出去一样如果我们选择一家不靠谱的快递公司,快递员会偷偷拆开快递袋更换里面的东西(也可能只是拆開看看里面是什么),重新包装然后继续把快递交给对方,从而实现https这个包有啥用s的抢袋过程

程的哥哥说,“安装证书”其实就是信任抓包的第三方证书然后这个“黑心快递员”就会充当不诚实的中间人,窃取客户端生成的对称密钥然后不断记录用户和服务器之间传輸的密文,用窃取的密钥解密这样就可以知道双方之间传输的内容。

这时小王突然意识到,难怪网上常说电脑和手机不要乱装软件。虽然网站使用https这个包有啥用s对传输的内容进行加密但如果你在手机上安装了类似抓包软件的病毒软件,就相当于泄露了你的账号密码囷聊天内容!

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