计算机网络:HTTPS、SSL/TLS、AES、RSA

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计算机网络:HTTPS、SSL/TLS、AES、RSA

2023-08-11 01:17| 来源: 网络整理| 查看: 265

1.http

HTTP 有以下安全性问题:

使用明文进行通信,内容可能会被窃听;不验证通信方的身份,通信方的身份有可能遭遇伪装;无法证明报文的完整性,报文有可能遭篡改。 2.https

HTTPS 并不是新协议,而是让 HTTP 先和 SSL(Secure Sockets Layer)通信,再由 SSL 和 TCP 通信,也就是说 HTTPS 使用了隧道进行通信。 通过使用 SSL,HTTPS 具有了加密(防窃听)、认证(防伪装)和完整性保护(防篡改)。

注意:使用了SSL之后,SSL和http是使用的同一条TCP连接。

https的缺点:

因为需要进行加密解密等过程,因此速度会更慢;需要支付证书授权的高额费用 (1)对称加密与非对称加密 1)对称密钥加密

对称密钥加密(Symmetric-Key Encryption),加密和解密使用同一密钥。

优点:运算速度快; 缺点:无法安全地将密钥传输给通信方。

2)非对称密钥加密

非对称密钥加密,又称公开密钥加密(Public-Key Encryption),加密和解密使用不同的密钥。

公开密钥所有人都可以获得,通信发送方获得接收方的公开密钥之后,就可以使用公开密钥进行加密,接收方收到通信内容后使用私有密钥解密。

非对称密钥除了用来加密,还可以用来进行签名。因为私有密钥无法被其他人获取,因此通信发送方使用其私有密钥进行签名,通信接收方使用发送方的公开密钥对签名进行解密,就能判断这个签名是否正确。

优点:可以更安全地将公开密钥传输给通信发送方; 缺点:运算速度慢。

(2)HTTPS加密过程

HTTPS 采用混合的加密机制:

使用非对称加密来确定对称加密的密钥。使用对称加密进行通信,来保证通信过程的效率。

https工作过程: 在这里插入图片描述 注意:客户端随机生成一个key,使用服务器的公钥进行加密再传给服务器,服务器使用私钥解密得到这个随机的key,这个key就是接下来通信使用的对称密钥。

(3)SSL和TLS的概念与区别 1)什么是SSL? SSL(Secure Socket Layer,安全套接字层),为Netscape所研发,用以保障在Internet上数据传输之安全,利用数据加密(Encryption)技术,可确保数据在网络上之传输过程中不会被截取。当前版本为3.0。它已被广泛地用于Web浏览器与服务器之间的身份认证和加密数据传输。SSL协议位于TCP/IP协议与各种应用层协议之间,为数据通讯提供安全支持。SSL协议可分为两层: SSL记录协议(SSL Record Protocol):它建立在可靠的传输协议(如TCP)之上,为高层协议提供数据封装、压缩、加密等基本功能的支持。 SSL握手协议(SSL Handshake Protocol):它建立在SSL记录协议之上,用于在实际的数据传输开始前,通讯双方进行身份认证、协商加密算法、交换加密密钥等。 2) 什么是TLS? TLS(Transport Layer Security,传输层安全协议),用于两个应用程序之间提供保密性和数据完整性。TLS 1.0是IETF(Internet Engineering Task Force,Internet工程任务组)制定的一种新的协议,它建立在SSL 3.0协议规范之上,是SSL 3.0的后续版本,可以理解为SSL 3.1(可简单理解为同一事物不同阶段的不同称呼),它是写入了 RFC 的。该协议由两层组成: TLS 记录协议(TLS Record)和 TLS 握手协议(TLS Handshake)。较低的层为 TLS 记录协议,位于某个可靠的传输协议(例如 TCP)上面。 3)SSL和TLS的主要区别? LS的主要目标是使SSL更安全,并使协议的规范更精确和完善。另外,TLS版本号也与SSL的不同(TLS的版本1.0使用的版本号为SSLv3.1). (4)SSL背后的加密算法

详情:https://www.cnblogs.com/cioliuguilan/p/5518798.html

1)客户端

查看浏览器发送的包 在这里插入图片描述 如果继续找一个Info为“ServerHello”的报文,可以在类似的位置找到服务器返回的Cipher,在本例中是TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_256_CBC服务器返回的Cipher_SHA:

关于密钥算法这一长串名字的含义,后面说明。接下来,浏览器就要等待服务器响应它的请求。我们来看一看服务器端都做了些什么。

2)服务器

让我们以Windows为例。若要查看操作系统支持哪些密钥算法,可以运行gpedit.msc,依次进入”Computer Configuration” -> ”Administrative Templates” -> “Network” -> “SSL Configuration Settings”,这时可以在窗口右边看到”SSL Cipher Suite Order”项: 在这里插入图片描述 点击该项后进入”SSL Cipher Suite Order”。这里可以看到操作系统支持的Cipher的集合,以及对不同Cipher的排序 在这里插入图片描述 那么Cipher的这一长串名字是什么含义呢?其实,每种Cipher的名字里包含了四部分信息,分别是:

密钥交换算法,用于决定客户端与服务器之间在握手的过程中如何认证,用到的算法包括RSA,Diffie-Hellman,ECDH,PSK等

加密算法,用于加密消息流,该名称后通常会带有两个数字,分别表示密钥的长度和初始向量的长度,比如DES 56/56, RC2 56/128, RC4 128/128, AES 128/128, AES 256/256

报文认证信息码(MAC)算法,用于创建报文摘要,确保消息的完整性(没有被篡改),算法包括MD5,SHA等。

PRF(伪随机数函数),用于生成“master secret”。

完全搞懂上面的内容似乎还需要一本书的介绍。。。。

不过大致了解一下,有助于理解Cipher的名字,比如前面服务器发回给客户端的Cipher,

TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_256_CBC_SHA

从其名字可知,它是

基于TLS协议的;

使用ECDHE、RSA作为密钥交换算法;

加密算法是AES(密钥和初始向量的长度都是256);

MAC算法(这里就是哈希算法)是SHA。

熟悉了Cipher名字背后的含义后,让我们看看像IIS这样的Web服务器如何选择一个密钥算法呢?假如浏览器发来的密钥算法套件为[C1, C2, C3],而Windows Server支持的套件为[C4, C2, C1, C3]时,C1和C2都是同时被双方支持的算法,IIS是优先返回C1,还是C2呢?答案是C2。IIS会遍历服务器的密钥算法套件,取出第一个C4,发现浏览器并不支持;接下来取第二个C2,这个被浏览器支持!于是,IIS选择了C2算法,并将它包含在一个“ServerHello”握手协议中,发回给客户端。这就有了图5中的结果。

3)选择

作为浏览器的使用者,你可以让浏览器只能访问支持TLS 1.2协议的站点,以获得更好的安全性,以及更差的体验。作为服务器的维护者,似乎将最强壮的Cipher排在前面是正确的选择。SSL证书部署成功后, 易维信技术会帮用户检查服务器端的加密套件,在我们的安全检查中,常常被报出的问题之一就是服务器默认的Cipher太弱(RC4-based),请联系易维信技术支持进行修复。

(5)对称AES和非对称RSA (1)对称AES

AES加密算法就是众多对称加密算法中的一种,它的英文全称是Advanced Encryption Standard,翻译过来是高级加密标准,它是用来替代之前的DES加密算法的。

AES作为一种分组加密算法为了适应不同的安全性要求和传输需求允许在多种不同的加密模式下工作,主要有ECB、CBC、CFB和OFB四种加密模式。

算法详情:https://blog.csdn.net/charleslei/article/details/48710293

AES加密算法采用分组密码体制,每个分组数据的长度为128位16个字节,密钥长度可以是128位16个字节、192位或256位,一共有四种加密模式,我们通常采用需要初始向量IV的CBC模式,初始向量的长度也是128位16个字节。

(2)非对称RSA

RSA算法是第一个能同时用于加密和数字签名的算法,也易于理解和操作。RSA是被研究得最广泛的公钥算法,从提出到现今的三十多年里,经历了各种攻击的考验,逐渐为人们接受,普遍认为是目前最优秀的公钥方案之一。RSA公开密钥密码体制。所谓的公开密钥密码体制就是使用不同的加密密钥与解密密钥,是一种“由已知加密密钥推导出解密密钥在计算上是不可行的”密码体制。 算法详情:https://www.cnblogs.com/NathanYang/p/9182929.html

和DES一样的是,RSA也是分组加密算法,不同的是分组大小可以根据密钥的大小而改变。如果加密的数据不是分组大小的整数倍,则会根据具体的应用方式增加额外的填充位。

RSA作为一种非对称的加密算法,其中很重要的一特点是当数据在网络中传输时,用来加密数据的密钥并不需要也和数据一起传送。因此,这就减少了密钥泄露的可能性。RSA在不允许加密方解密数据时也很有用,加密的一方使用一个密钥,称为公钥,解密的一方使用另一个密钥,称为私钥,私钥需要保持其私有性。



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