https/tls原理

HTTPS访问的三个阶段

第一阶段认证站点

客户端向站点发起HTTPS请求，站点返回数字证书。客户端通过数字证书验证所访问的站点是真实的目标站点。

第二阶段协商密钥

客户端与站点服务器协商此次会话的对称加密密钥，用于下一阶段的加密传输。

第三阶段加密传输

客户端与站点直接使用已协商的对称加密密钥传输数据。

以下用一张图描绘CA、站点服务器、客户端之间的交互关系

中间人攻击

中间人攻击的几种形式

直接抓取报文获得明文信息
非法中间加密代理，窃取明文信息
留存密文，如果对称密钥泄露，解密历史报文

中间人攻击的防范

防范直接获取明文

加密传输报文

防范非法中间加密代理

黑客对客户端伪装成服务器，对服务器伪装成客户端，通过非法代理窃取会话数据。上面图示的第一、第二阶段可以防止这种非法代理行为。虽然黑客可以获取站点的证书，伪装成站点服务器接收请求，但黑客没有站点服务器私钥，无法与实现客户端实现密钥交换，不能窃取明文的会话数据。

防范解密历史报文（前向安全性）

防范解密历史报文，这种安全防护叫前向安全。早期的HTTPS实现中，客户端将会话密钥通过站点公钥加密后，发送给服务器，服务器用私钥解密。此时如果服务器私钥保管不善泄露，黑客如果留存了历史报文，可以解密获取会话密钥，从而还原历史报文数据。目前通过DH算法保证前向安全。在第二阶段，客户端与服务器只交换少量信息，双方便可独立计算出临时会话密钥用于加密。即使黑客事后获取私钥，也不能计算出会话密钥，从而实现前向安全。

FAQ

为什么不直接使用非对称密钥加密传输报文？

首先非对称密钥加解密效率低，不如对称密钥，一般使用AES等加密算法。其次前面也提到，只使用非对称密钥加解密不能保证前向安全性。

浏览器怎么知道所访问的站点不是伪造的？

浏览器主要依靠数字证书来确认所访问的站点不是伪造的。当浏览器通过https访问站点，站点须返回数字证书。数字证书是CA机构“签发”的电子文件，其中包含使用者信息、站点公钥、颁发者（CA）信息和CA指纹等。假设数字证书是完全可信的，且其中的内容也是不可篡改的。浏览器首先验证数字证书中的使用者（站点）信息与所访问的站点域名是否一致，然后用数字证书中的站点公钥挑战站点服务器，只用拥有私钥的真实站点才能通过挑战。因此可以确保所访问的站点是真实的。

注意：如果验证有问题，浏览器会提示风险访问。

为什么数字证书是可信的？

CA机构是可信的，CA本身也包含一个非对称密钥对，私钥用于“签发”的数字证书，公钥发布出去用于验证数字证书。CA使用非对称密钥配合HASH算法保证数字证书可信且不可篡改。CA将使用者信息、站点公钥、有效期等关键信息打包做HASH运算，再将HASH运算结果用CA私钥签名生成指纹。然后将以上全部信息打包成数字证书。黑客没有私钥不可以伪造证书签名，且证书的内容如果被修改，HASH结果就会改变。因此黑客不可伪造或者篡改证书，有效的数字证书是可信的。

浏览器怎么知道CA是可信的？

浏览器主要依据客户端操作系统保存的根证书列表判断CA的权威性。如上图，在Windows操作系统中，这个列表放在“受信任的根证书颁发机构存储区”中，这个列表实际上是CA机构的根证书集合，根证书包含CA机构的信息和公钥。只要是这个列表中的CA签发的证书，浏览器就认为可信。微软会动态维护根证书列表，用户需要管理员权限才能向这个列表中加入CA证书。

注：Windows客户端运行在内网中时，若无法联网更新根证书列表，此时可能会出向访问https应用缓慢。解决方法如下：

https://support.microsoft.com/km-kh/help/2677070/an-automatic-updater-of-untrusted-certificates-is-available-for-window

为什么有些软件如Fiddler可以还原https报文？

Fiddler是通过中间代理的方式抓取报文，还原https报文的前提是在客户端的根证书列表下加入Fiddler生成的CA根证书。这样Fiddler就成为CA，可以伪造数字证书，伪装成服务器。但是只能用于测试，不能实现真正意义上的窃取数据。

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