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HTTPS加密原理与算法详解

之前我们使用的http协议是明文传输的,不会进行加密的,这样就很容易泄露用户的隐私安全,因此使用http协议传送隐秘信息的时候是十分不安全的。所以就有了SSL协议,而现在我们使用的https协议都是用的是TLS协议,由于SSL被大多数的浏览器支持,因此SSL就是https的代名词。那么HTTPS是如何加密的,工作原理是什么呢?

咱们先来了解下什么是TLS/SSL?

俗的讲,TLS、SSL其实是类似的东西,SSL是个加密套件,负责对HTTP的数据进行加密。TLS是SSL的升级版。现在提到HTTPS,加密套件基本指的是TLS。

原先是应用层将数据直接给到TCP进行传输,现在改成应用层将数据给到TLS/SSL,将数据加密后,再给到TCP进行传输。

HTTPS加密原理与算法

就是这么回事。将数据加密后再传输,而不是任由数据在复杂而又充满危险的网络上明文裸奔,在很大程度上确保了数据的安全。这样的话,即使数据被中间节点截获,坏人也看不懂。

HTTPS的工作原理

HTTPS在传输数据之前需要客户端(浏览器)与服务端(网站)之间进行一次握手,在握手过程中将确立双方加密传输数据的密码信息。TLS/SSL协议不仅仅是一套加密传输的协议,更是一件经过艺术家精心设计的艺术品,TLS/SSL中使用了非对称加密,对称加密以及HASH算法。握手过程的简单描述如下:

1.浏览器将自己支持的一套加密规则发送给网站。

2.网站从中选出一组加密算法与HASH算法,并将自己的身份信息以证书的形式发回给浏览器。证书里面包含了网站地址,加密公钥,以及证书的颁发机构等信息。

3.获得网站证书之后浏览器要做以下工作:

a) 验证证书的合法性(颁发证书的机构是否合法,证书中包含的网站地址是否与正在访问的地址一致等),如果证书受信任,则浏览器栏里面会显示一个小锁头,否则会给出证书不受信的提示。

b) 如果证书受信任,或者是用户接受了不受信的证书,浏览器会生成一串随机数的密码,并用证书中提供的公钥加密。

c) 使用约定好的HASH计算握手消息,并使用生成的随机数对消息进行加密,最后将之前生成的所有信息发送给网站。

4.网站接收浏览器发来的数据之后要做以下的操作:

a) 使用自己的私钥将信息解密取出密码,使用密码解密浏览器发来的握手消息,并验证HASH是否与浏览器发来的一致。

b) 使用密码加密一段握手消息,发送给浏览器。

5.浏览器解密并计算握手消息的HASH,如果与服务端发来的HASH一致,此时握手过程结束,之后所有的通信数据将由之前浏览器生成的随机密码并利用对称加密算法进行加密。

这里浏览器与网站互相发送加密的握手消息并验证,目的是为了保证双方都获得了一致的密码,并且可以正常的加密解密数据,为后续真正数据的传输做一次测试。另外,HTTPS一般使用的加密与HASH算法如下:

非对称加密算法:RSA,DSA/DSS

对称加密算法:AES,RC4,3DES

HASH算法:MD5,SHA1,SHA256

其中非对称加密算法用于在握手过程中加密生成的密码,对称加密算法用于对真正传输的数据进行加密,而HASH算法用于验证数据的完整性。由于浏览器生成的密码是整个数据加密的关键,因此在传输的时候使用了非对称加密算法对其加密。非对称加密算法会生成公钥和私钥,公钥只能用于加密数据,因此可以随意传输,而网站的私钥用于对数据进行解密,所以网站都会非常小心的保管自己的私钥,防止泄漏。

TLS握手过程中如果有任何错误,都会使加密连接断开,从而阻止了隐私信息的传输。正是由于HTTPS非常的安全,攻击者无法从中找到下手的地方,于是更多的是采用了假证书的手法来欺骗客户端,从而获取明文的信息,但是这些手段都可以被识别出来,这些方法以后为大家详细讲解。

对于https加密的详细流程请参考:HTTPS整套加密机制是如何实现的?

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HTTPS是如何对数据进行加密的?

HSTS全称是HTTP Strict Transport Security,已经被主流的浏览器广泛采用,支持HSTS的服务端可以强制访问它的浏览器使用HTTPS协议,这样就可以最大限度的减少HTTP协议的各种安全问题。

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