基于HTTPS的安全机制的研究(一)
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算法与编程之美 发表于1年前
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摘要: 以简洁易懂的方式分析HTTPS背后的原理。

##1 问题提出

现在广泛使用的HTTP协议采用的是一种明文传输的方式,因此通信双方的数据在网络上传输是十分不安全的。

##2 解决方案

一种简单的解决方案就是对传输的数据进行加密处理。

目前流行的加密方式有两种:对称加密和非对称加密。

###2.1 对称加密

首先讨论对称加密方式。

对称加密指的是通信双方使用同一套密钥对数据进行加密和解密。

如果使用对称加密就意味着通信的双方必须都知道密钥,才能完成加密和解密操作。

一种典型的场景是:客户端发送密钥至服务器,服务器接受该密钥,之后所有的数据传输都采用该密钥进行加密和解密;

该方法虽然可以解决明文传输的问题,却存在安全隐患。在密钥协商阶段,客户端需要发送密钥给服务器,此时如果攻击者监测到该密钥,就可以使用该密钥来解密之后所有的数据,那么本次经对称加密后的数据传输也就变为明文传输。

因此,如何确保对称加密方式中密钥的安全是此方式中最为核心的问题。

###2.2 非对称加密

接下来我们讨论非对称加密方式。 非对称加密的密钥有公钥和私钥之分,使用公钥加密的数据只有私钥才能解密,同理使用私钥加密的数据只有公钥才能解密。

那么对传输数据进行非对称加密是不是就是安全的呢?

非对称加密一种典型的场景是: 由服务器生成公钥和私钥,并将公钥发送给客户端,之后服务器和客户端之间所有的数据都采用公钥和私钥加密。

接下来我们分析下这种场景。 客户端接受到服务器发来的公钥,然后使用公钥对数据进行加密,根据非对称加密的原理,我们了解这种加密数据只有服务器使用私钥才能解密,因此任何攻击者截取到该信息都无法完成解密,所以任何由客户端向服务器发送的数据都是安全的。

但是,在开始阶段,服务器需要将公钥发送给客户端,在这个过程中,攻击者就有可能会拿到公钥,这就意味之后所有由服务器发给客户端的,经私钥加密的数据,攻击者同样可以用截取到的公钥对其进行解密。

综上,我们得出,采用非对称加密的方式只能保证客户端到服务器的数据是安全的,并不能保证服务器到客户端也是安全的,因此只是一种单向安全的加密方式。

###2.3 混合加密方式

接下来我们探讨采用对称加密+非对称加密混合加密方式。

通过2.1 对称加密方式 一节的分析,我们知道,此种方式最大的问题在于密钥的安全性,一旦密钥被攻击者获取,那么本次传输将变为明文传输。通过2.2 非对称加密方式 我们了解非对称加密只是单向安全的数据传输,即只有客户端到服务器的传输才是安全的。

结合二者的特点,我们提出,通信双方所有的数据传输采用对称加密方式,密钥的传输采用非对称加密方式。

一种典型的场景是:

  • 服务器生成公钥和私钥,并将公钥发给客户端;
  • 客户端生成对称加密的密钥,用公钥对该密钥进行加密,并发给服务器,之后所有的数据传输都使用该密钥进行加密;
  • 服务器收到该客户端发过来的经公钥加密的数据,使用私钥对其解密,从而得到客户端的密钥,之后所有来自该客户端的数据,都使用该密钥解密。

这种混合加密的方式在一定程度上确实能提高数据传输的安全性,但是它就一定安全吗?欲知后事如何,且听下回分解。

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评论 (4)
vingzhang
只能防窥视,不能防篡改/伪造;
而且传输公钥的过程可以被中间人攻击,然后中间人介入后续的交互密钥过程,进而获取密钥
算法与编程之美

引用来自“vingzhang”的评论

只能防窥视,不能防篡改/伪造;
而且传输公钥的过程可以被中间人攻击,然后中间人介入后续的交互密钥过程,进而获取密钥
谢谢。
Kylor
好章,谢谢。 如果有图会更好。
算法与编程之美

引用来自“Kylor”的评论

好章,谢谢。 如果有图会更好。

@Kylor 谢谢,时间仓促,后期会加上
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算法与编程之美
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