HTTP 的缺点
通信使用明文(不加密),内容可能会被窃听
不验证通信方的身份,因此有可能遭遇伪装
无法证明报文的完整性,所以有可能已遭篡改
HTTP 报文
使用明文(指未经过加密的报文)方式发送。
通信的加密
一种方式就是将通信加密。HTTP 协议中没有加密机制,但可以通过和 SSL(Secure Socket Layer,安全套接层)或TLS(Transport Layer Security,安全层传输协议)的组合使用,加密 HTTP 的通信内容。
用 SSL 建立安全通信线路之后,就可以在这条线路上进行 HTTP通信了。与 SSL 组合使用的 HTTP 被称为 HTTPS(HTTPSecure,超文本传输安全协议)
不验证通信方的身份就可能遭遇伪装
HTTP 协议的实现本身非常简单,不论是谁发送过来的请求都会返回响应,因此不确认通信方,会存在以下各种隐患。
无法确定请求发送至目标的 Web 服务器是否是按真实意图返回响应的那台服务器。有可能是已伪装的 Web 服务器。
无法确定响应返回到的客户端是否是按真实意图接收响应的那个客户端。有可能是已伪装的客户端。
无法确定正在通信的对方是否具备访问权限。因为某些Web 服务器上保存着重要的信息,只想发给特定用户通信的权限。
无法判定请求是来自何方、出自谁手。即使是无意义的请求也会照单全收。
无法阻止海量请求下的 DoS 攻击(Denial of Service,拒绝服务攻击)。
查明对手的证书
虽然使用 HTTP 协议无法确定通信方,但如果使用 SSL 则可以。SSL 不仅提供加密处理,而且还使用了一种被称为证书的手段,可用于确定方。
无法证明报文完整性,可能已遭篡改
请求或响应在传输途中,遭攻击者拦截并篡改内容的攻击称为中间人攻击(Man-in-the-Middle attack,MITM)。
文件下载服务的 Web 网站也会提供相应的以 PGP(PrettyGood Privacy,完美隐私)创建的数字签名及 MD5 算法生成的散列值。PGP 是用来证明创建文件的数字签名,MD5 是由单向函数生成的散列值。
HTTP+ 加密 + 认证 + 完整性保护=HTTPS
HTTPS 并非是应用层的一种新协议。只是 HTTP 通信接口部分用SSL(Secure Socket Layer)和 TLS(Transport Layer Security)协议代替而已。
相互交换密钥的公开密钥加密技术
SSL 采用一种叫做公开密钥加密(Public-key cryptography)的加密处理方式。
加密方法中加密算法是公开的,而密钥却是保密的。通过这种方式得以保持加密方法的安全性。
加密和解密同用一个密钥的方式称为共享密钥加密(Common keycrypto system),也被叫做对称密钥加密。
公开密钥加密使用一对非对称的密钥。一把叫做私有密钥(private key),另一把叫做公开密钥(public key)。
HTTPS 采用混合加密机制
HTTPS 采用共享密钥加密和公开密钥加密两者并用的混合加密机制。若密钥能够实现安全交换,那么有可能会考虑仅使用公开密钥加密来通信。但是公开密钥加密与共享密钥加密相比,其处理速度要慢。
应充分利用两者各自的优势,将多种方法组合起来用于通信。在交换密钥环节使用公开密钥加密方式,之后的建立通信交换报文阶段则使用共享密钥加密方式。
证明公开密钥正确性的证书
公开密钥加密方式还是存在一些问题的。那就是无法证明公开密钥本身就是货真价实的公开密钥。
数字证书认证机构的业务流程。
首先,服务器的运营人员向数字证书认证机构提出公开密钥的申请。数字证书认证机构在判明提出申请者的身份之后,会对已申请的公开密钥做数字签名,然后分配这个已签名的公开密钥,并将该公开密钥放入公钥证书后绑定在一起。
服务器会将这份由数字证书认证机构颁发的公钥证书发送给客户端,以进行公开密钥加密方式通信。公钥证书也可叫做数字证书或直接称为证书。接到证书的客户端可使用数字证书认证机构的公开密钥,对那张证书上的数字签名进行验证,一旦验证通过,客户端便可明确两件事:一,认证服务器的公开密钥的是真实有效的数字证书认证机构。二,服务器的公开密钥是值得信赖的。
可证明组织真实性的 EV SSL 证书
证书的一个作用是用来证明作为通信一方的服务器是否规范,另外一个作用是可确认对方服务器背后运营的企业是否真实存在。
拥有该特性的证书就是 EV SSL 证书(Extended Validation SSLCertificate)。
用以确认客户端的客户端证书
安全性极高的认证机构可颁发客户端证书但仅用于特殊用途的业务。比如那些可支撑客户端证书支出费用的业务。
客户端证书存在的另一个问题点是,客户端证书毕竟只能用来证明客户端实际存在,而不能用来证明用户本人的真实有效性。也就是说,只要获得了安装有客户端证书的计算机的使用权限,也就意味着同时拥有了客户端证书的使用权限。
由自认证机构颁发的证书称为自签名证书
如果使用 OpenSSL 这套开源程序,每个人都可以构建一套属于自己的认证机构,从而自己给自己颁发服务器证书。
独立构建的认证机构叫做自认证机构,由自认证机构颁发的“无用”证书也被戏称为自签名证书。
步骤 1: 客户端通过发送 Client Hello 报文开始 SSL 通信。报文中包含客户端支持的 SSL 的指定版本、加密组件(Cipher Suite)列表(所使用的加密算法及密钥长度等)。
步骤 2: 服务器可进行 SSL 通信时,会以 Server Hello 报文作为应答。和客户端一样,在报文中包含 SSL 版本以及加密组件。服务器的加密组件内容是从接收到的客户端加密组件内筛选出来的。
步骤 3: 之后服务器发送 Certificate 报文。报文中包含公开密钥证书。
步骤 4: 最后服务器发送 Server Hello Done 报文通知客户端,最初阶段的 SSL 握手协商部分结束。
步骤 5: SSL 第一次握手结束之后,客户端以 Client Key Exchange 报文作为回应。报文中包含通信加密中使用的一种被称为 Pre-mastersecret 的随机密码串。该报文已用步骤 3 中的公开密钥进行加密。
步骤 6: 接着客户端继续发送 Change Cipher Spec 报文。该报文会提示服务器,在此报文之后的通信会采用 Pre-master secret 密钥加密。
步骤 7: 客户端发送 Finished 报文。该报文包含连接至今全部报文的整体校验值。这次握手协商是否能够成功,要以服务器是否能够正确解密该报文作为判定标准。
步骤 8: 服务器同样发送 Change Cipher Spec 报文。
步骤 9: 服务器同样发送 Finished 报文。
步骤 10: 服务器和客户端的 Finished 报文交换完毕之后,SSL 连接就算建立完成。当然,通信会受到 SSL 的保护。从此处开始进行应用层协议的通信,即发送 HTTP 请求。
步骤 11: 应用层协议通信,即发送 HTTP 响应。
步骤 12: 最后由客户端断开连接。断开连接时,发送 close_notify 报文。上图做了一些省略,这步之后再发送 TCP FIN 报文来关闭与 TCP的通信。
在以上流程中,应用层发送数据时会附加一种叫做 MAC(MessageAuthentication Code)的报文摘要。MAC 能够查知报文是否遭到篡改,从而保护报文的完整性。
1 CBC 模式(Cipher Block Chaining)又名密码分组链接模式。在此模式下,将前一个明文块加密处理后和下一个明文块做 XOR 运算,使之重叠,然后再对运算结果做加密处理。对第一个明文块做加密时,要么使用前一段密文的最后一块,要么利用外部生成的初始向量(initial vector,IV)。
SSL 的慢分两种。一种是指通信慢。另一种是指由于大量消耗CPU 及内存等资源,导致处理速度变慢。除去和TCP 连接、发送 HTTP 请求 • 响应以外,还必须进行 SSL 通信,因此整体上处理通信量不可避免会增加。
另一点是 SSL 必须进行加密处理。在服务器和客户端都需要进行加密和解密的运算处理。因此从结果上讲,比起 HTTP 会更多地
消耗服务器和客户端的硬件资源,导致负载增强。
为什么不一直使用 HTTPS
其中一个原因是,因为与纯文本通信相比,加密通信会消耗更多的CPU 及内存资源。
节约购买证书的开销也是原因之一。要进行 HTTPS 通信,证书是必不可少的。而使用的证书必须向认证机构(CA)购买。