HTTPS原理詳解

HTTPS(全稱:Hypertext Transfer Protocol over Secure Socket Layer),是以安全爲目標的HTTP通道,簡單講是HTTP的安全版。即HTTP下加入SSL層,HTTPS的安全基礎是SSL,因此加密的詳細內容請看SSL。
它是一個URI scheme(抽象標識符體系),句法類同http:體系。用於安全的HTTP數據傳輸。https:URL表明它使用了HTTP,但HTTPS存在不同於HTTP的默認端口及一個加密/身份驗證層(在HTTP與TCP之間)。這個系統的最初研發由網景公司進行,提供了身份驗證與加密通訊方法,現在它被廣泛用於萬維網上安全敏感的通訊,例如交易支付方面。
它是由Netscape開發並內置於其瀏覽器中,用於對數據進行壓縮和解壓操作,並返回網絡上傳送回的結果。HTTPS實際上應用了Netscape的安全套接字層(SSL)作爲HTTP應用層的子層。(HTTPS使用端口443,而不是象HTTP那樣使用端口80來和TCP/IP進行通信。)SSL使用40 位關鍵字作爲RC4流加密算法,這對於商業信息的加密是合適的。HTTPS和SSL支持使用X.509數字認證,如果需要的話用戶可以確認發送者是誰。
也就是說它的主要作用可以分爲兩種:一種是建立一個信息安全通道,來保證數據傳輸的安全;另一種就是確認網站的真實性。
https是以安全爲目標的HTTP通道,簡單講是HTTP的安全版。即HTTP下加入SSL層,https的安全基礎是SSL,因此加密的詳細內容請看SSL。
它是一個URI scheme(抽象標識符體系),句法類同http:體系。用於安全的HTTP數據傳輸。https:URL表明它使用了HTTP,但HTTPS存在不同於HTTP的默認端口及一個加密/身份驗證層(在HTTP與TCP之間)。這個系統的最初研發由網景公司進行,提供了身份驗證與加密通訊方法,現在它被廣泛用於萬維網上安全敏感的通訊,例如交易支付方面。
限制
它的安全保護依賴瀏覽器的正確實現以及服務器軟件、實際加密算法的支持.
一種常見的誤解是“銀行用戶在線使用https: 就能充分徹底保障他們的銀行卡號不被偷竊。”實際上,與服務器的加密連接中能保護銀行卡號的部分,只有用戶到服務器之間的連接及服務器自身。並不能絕對確 保服務器自己是安全的,這點甚至已被攻擊者利用,常見例子是模仿銀行域名的釣魚攻擊。少數罕見攻擊在網站傳輸客戶數據時發生,攻擊者嘗試竊聽數據於傳輸 中。
商業網站被人們期望迅速儘早引入新的特殊處理程序到金融網關,僅保留傳輸碼(transaction number)。不過他們常常存儲銀行卡號在同一個數據庫裏。那些數據庫和服務器少數情況有可能被未授權用戶攻擊和損害。
TLS 1.1之前

這段僅針對TLS 1.1之前的狀況。因爲SSL位於http的下一層,並不能理解更高層協議,通常SSL服務器僅能頒證給特定的IP/端口組合。這是指它經常不能在虛擬主機(基於域名)

上與HTTP正常組合成HTTPS

這一點已被更新在即將來臨的TLS 1.1中—會完全支持基於域名的虛擬主機。 
SSL介紹
SSL (Secure Socket Layer)
爲Netscape所研發,用以保障在Internet上數據傳輸之安全,利用數據加密(Encryption)技術,可確保數據在網絡
上之傳輸過程中不會被截取及竊聽。目前一般通用之規格爲40 bit之安全標準,美國則已推出128 bit之更高安全
標準,但限制出境。只要3.0版本以上之I.E.或Netscape瀏覽器即可支持SSL。 
當前版本爲3.0。它已被廣泛地用於Web瀏覽器與服務器之間的身份認證和加密數據傳輸。
SSL協議位於TCP/IP協議與各種應用層協議之間,爲數據通訊提供安全支持。SSL協議可分爲兩層: SSL記錄協議(SSL Record Protocol):它建立在可靠的傳輸協議(如TCP)之上,爲高層協議提供數據封裝、壓縮、加密等基本功能的支持。 SSL握手協議(SSL Handshake Protocol):它建立在SSL記錄協議之上,用於在實際的數據傳輸開始前,通訊雙方進行身份認證、協商加密算法、交換加密密鑰等。
SSL協議提供的服務主要有:
1)認證用戶和服務器,確保數據發送到正確的客戶機和服務器;
2)加密數據以防止數據中途被竊取;
3)維護數據的完整性,確保數據在傳輸過程中不被改變。
SSL協議的工作流程:
服務器認證階段:1)客戶端向服務器發送一個開始信息“Hello”以便開始一個新的會話連接;2)服務器根據客戶的信息確定是否需要生成新的主密鑰, 如需要則服務器在響應客戶的“Hello”信息時將包含生成主密鑰所需的信息;3)客戶根據收到的服務器響應信息,產生一個主密鑰,並用服務器的公開密鑰 加密後傳給服務器;4)服務器恢復該主密鑰,並返回給客戶一個用主密鑰認證的信息,以此讓客戶認證服務器。
用戶認證階段:在此之前,服務器已經通過了客戶認證,這一階段主要完成對客戶的認證。經認證的服務器發送一個提問給客戶,客戶則返回(數字)簽名後的提問和其公開密鑰,從而向服務器提供認證。
從SSL 協議所提供的服務及其工作流程可以看出,SSL協議運行的基礎是商家對消費者信息保密的承諾,這就有利於商家而不利於消費者。在電子商務初級階段,由於運 作電子商務的企業大多是信譽較高的大公司,因此這問題還沒有充分暴露出來。但隨着電子商務的發展,各中小型公司也參與進來,這樣在電子支付過程中的單一認 證問題就越來越突出。雖然在SSL3.0中通過數字簽名和數字證書可實現瀏覽器和Web服務器雙方的身份驗證,但是SSL協議仍存在一些問題,比如,只能 提供交易中客戶與服務器間的雙方認證,在涉及多方的電子交易中,SSL協議並不能協調各方間的安全傳輸和信任關係。在這種情況下,Visa和 MasterCard兩大信用卡公組織制定了SET協議,爲網上信用卡支付提供了全球性的標準。 
SSL協議的握手過程 爲了便於更好的認識和理解 SSL 協議,這裏着重介紹 SSL 協議的握手協議。SSL 協議既用到了公鑰加密技術又用到了對稱加密技術,對稱加密技術雖然比公鑰加密技術的速度快,可是公鑰加密技術提供了更好的身份認證技術。SSL 的握手協議非常有效的讓客戶和服務器之間完成相互之間的身份認證,其主要過程如下:
①客戶端的瀏覽器向服務器傳送客戶端 SSL 協議的版本號,加密算法的種類,產生的隨機數,以及其他服務器和客戶端之間通訊所需要的各種信息。
②服務器向客戶端傳送 SSL 協議的版本號,加密算法的種類,隨機數以及其他相關信息,同時服務器還將向客戶端傳送自己的證書。
③客戶利用服務器傳過來的信息驗證服務器的合法性,服務器的合法性包括:證書是否過期,發行服務器證書的 CA 是否可靠,發行者證書的公鑰能否正確解開服務器證書的“發行者的數字簽名”,服務器證書上的域名是否和服務器的實際域名相匹配。如果合法性驗證沒有通過, 通訊將斷開;如果合法性驗證通過,將繼續進行第四步。
④用戶端隨機產生一個用於後面通訊的“對稱密碼”,然後用服務器的公鑰(服務器的公鑰從步驟②中的服務器的證書中獲得)對其加密,然後將加密後的“預主密碼”傳給服務器。 
⑤如果服務器要求客戶的身份認證(在握手過程中爲可選),用戶可以建立一個隨機數然後對其進行數據簽名,將這個含有簽名的隨機數和客戶自己的證書以及加密過的“預主密碼”一起傳給服務器。
⑥如果服務器要求客戶的身份認證,服務器必須檢驗客戶證書和簽名隨機數的合法性,具體的合法性驗證過程包括:客戶的證書使用日期是否有效,爲客戶提供證 書的CA 是否可靠,發行CA 的公鑰能否正確解開客戶證書的發行 CA 的數字簽名,檢查客戶的證書是否在證書廢止列表(CRL)中。檢驗如果沒有通過,通訊立刻中斷;如果驗證通過,服務器將用自己的私鑰解開加密的“預主密碼 ”,然後執行一系列步驟來產生主通訊密碼(客戶端也將通過同樣的方法產生相同的主通訊密碼)。
⑦服務器和客戶端用相同的主密碼即“通話密碼”,一個對稱密鑰用於 SSL 協議的安全數據通訊的加解密通訊。同時在 SSL 通訊過程中還要完成數據通訊的完整性,防止數據通訊中的任何變化。
⑧客戶端向服務器端發出信息,指明後面的數據通訊將使用的步驟⑦中的主密碼爲對稱密鑰,同時通知服務器客戶端的握手過程結束。
⑨服務器向客戶端發出信息,指明後面的數據通訊將使用的步驟⑦中的主密碼爲對稱密鑰,同時通知客戶端服務器端的握手過程結束。
⑩SSL 的握手部分結束,SSL 安全通道的數據通訊開始,客戶和服務器開始使用相同的對稱密鑰進行數據通訊,同時進行通訊完整性的檢驗。
雙向認證 SSL 協議的具體過程
① 瀏覽器發送一個連接請求給安全服務器。 
② 服務器將自己的證書,以及同證書相關的信息發送給客戶瀏覽器。 
③ 客戶瀏覽器檢查服務器送過來的證書是否是由自己信賴的 CA 中心所簽發的。如果是,就繼續執行協議;如果不是,客戶瀏覽器就給客戶一個警告消息:警告客戶這個證書不是可以信賴的,詢問客戶是否需要繼續。
④ 接着客戶瀏覽器比較證書裏的消息,例如域名和公鑰,與服務器剛剛發送的相關消息是否一致,如果是一致的,客戶瀏覽器認可這個服務器的合法身份。 
⑤ 服務器要求客戶發送客戶自己的證書。收到後,服務器驗證客戶的證書,如果沒有通過驗證,拒絕連接;如果通過驗證,服務器獲得用戶的公鑰。 
⑥ 客戶瀏覽器告訴服務器自己所能夠支持的通訊對稱密碼方案。
⑦ 服務器從客戶發送過來的密碼方案中,選擇一種加密程度最高的密碼方案,用客戶的公鑰加過密後通知瀏覽器。
⑧ 瀏覽器針對這個密碼方案,選擇一個通話密鑰,接着用服務器的公鑰加過密後發送給服務器。
⑨ 服務器接收到瀏覽器送過來的消息,用自己的私鑰解密,獲得通話密鑰。 
⑩ 服務器、瀏覽器接下來的通訊都是用對稱密碼方案,對稱密鑰是加過密的。 
上面所述的是雙向認證 SSL 協議的具體通訊過程,這種情況要求服務器和用戶雙方都有證書。單向認證 SSL 協議不需要客戶擁有 CA 證書,具體的過程相對於上面的步驟,只需將服務器端驗證客戶證書的過程去掉,以及在協商對稱密碼方案,對稱通話密鑰時,服務器發送給客戶的是沒有加過密的 (這並不影響 SSL 過程的安全性)密碼方案。 這樣,雙方具體的通訊內容,就是加過密的數據,如果有第三方攻擊,獲得的只是加密的數據,第三方要獲得有用的信息,就需要對加密的數據進行解密,這時候的 安全就依賴於密碼方案的安全。而幸運的是,目前所用的密碼方案,只要通訊密鑰長度足夠的長,就足夠的安全。這也是我們強調要求使用 128 位加密通訊的原因。
證書各部分的含義
<FONT face=宋體>Version 證書版本號,不同版本的證書格式不同 
Serial Number 序列號,同一身份驗證機構簽發的證書序列號唯一 
Algorithm Identifier 簽名算法,包括必要的參數 Issuer 身份驗證機構的標識信息 
Period of Validity 有效期 
Subject 證書持有人的標識信息 
Subject’s Public Key 證書持有人的公鑰 
Signature 身份驗證機構對證書的簽名</FONT>
證書的格式 認證中心所發放的證書均遵循 X.509 V3 標準,其基本格式如下: 
證書版本號(Certificate Format Version)
含義:用來指定證書格式採用的 X.509 版本號。
證書序列號(Certificate Serial Number)
含義:用來指定證書的唯一序列號,以標識 CA 發出的所有公鑰證書。
簽名(Signature) 算法標識(Algorithm Identifier) 
含義:用來指定 CA 簽發證書所用的簽名算法。 
簽發此證書的 CA 名稱(Issuer ) 
含義:用來指定簽發證書的 CA 的 X.500 唯一名稱(DN, Distinguished Name)。
證書有效期(Validity Period) 起始日期(notBefore) 終止日期(notAfter) 
含義:用來指定證書起始日期和終止日期。
用戶名稱(Subject) 
含義:用來指定證書用戶的 X.500 唯一名稱(DN,Distinguished Name)。
用戶公鑰信息(Subject Public Key Information) 算法(algorithm) 算法標識(Algorithm Identifier) 用戶公鑰(subject Public Key) 
含義:用來標識公鑰使用的算法,幷包含公鑰本身。 
證書擴充部分(擴展域)(Extensions) 
含義:用來指定額外信息。 
X.509 V3 證書的擴充部分(擴展域)及實現方法如下: 
CA 的公鑰標識(Authority Key Identifier) 
公鑰標識(SET 未使用)(Key Identifier) 
簽發證書者證書的簽發者的甄別名(Certificate Issuer) 
簽發證書者證書的序列號(Certificate Serial Number)
X.509 V3 證書的擴充部分(擴展域)及實現CA 的公鑰標識(Authority Key Identifier) 
公鑰標識(SET 未使用)(Key Identifier) 
簽發證書者證書的簽發者的甄別名(Certificat簽發證書者證書的序列號(Certificate Serial Number)
含義:CA 簽名證書所用的密鑰對的唯一標識用戶的公鑰標識(Subject Key Identifier) 
含義:用來標識與證書中公鑰相關的特定密鑰進行解密。 
證書中的公鑰用途(Key Usage) 
含義:用來指定公鑰用途。
用戶的私鑰有效期(Private Key Usage Period) 起始日期(Note Before) 終止日期(Note After) 
含義:用來指定用戶簽名私鑰的起始日期和終止日期。 
CA 承認的證書政策列表(Certificate Policies) 
含義:用來指定用戶證書所適用的政策,證書政策可由對象標識符表示。 
用戶的代用名(Substitutional Name) 
含義:用來指定用戶的代用名。 
CA 的代用名(Issuer Alt Name) 
含義:用來指定 CA 的代用名。 
基本制約(Basic Constraints) 
含義:用來表明證書用戶是最終用戶還是 CA。 在 SET 系統中有一些私有擴充部分(擴展域)Hashed Root Key 含義:只在根證書中使用,用於證書更新時進行回溯。 
證書類型(Certificate Type) 
含義:用來區別不同的實體。該項是必選的。 
商戶數據(Merchant Data) 
含義:包含支付網關需要的所有商戶信息。 
持卡人證書需求(Card Cert Required) 
含義:顯示支付網關是否支持與沒有證書的持卡人進行交易。 
SET 擴展(SETExtensions) 
含義:列出支付網關支持的支付命令的 SET 信息擴展。 
CRL 數據定義版本(Version) 
含義:顯示 CRL 的版本號。
CRL 的簽發者(Issuer) 
含義:指明簽發 CRL 的 CA 的甄別名。 

CRL 發佈時間(this Update) 預計下一個 CRL 更新時間(Next Update) 撤銷證書信息目錄(Revoked Certificates) CRL 擴展(CRL Extension) CA 的公鑰標識(Authority Key Identifier) CRL 號(CRL Number)


轉自:http://hi.baidu.com/zkheartboy/blog/item/02cc5a0878454f920b7b827c.html

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