HTTPS简介以及SSL协议详解

青旅半醒 2022-11-30 14:27 1006阅读 0赞

### HTTPS简介以及SSL协议详解 ###

*  1.HTTPS简介
 *  2.SSL协议介绍
 *   *  2.1、SSL协议的功能
     *  2.2、SSL协议在协议栈的位置
     *  2.3、SSL协议组成
     *   *  2.3.1、纪录协议的功能
         *  2.3.2、SSL记录协议的示意图：
         *  2.3.3、SSL协议封装过程
         *  2.3.4、SSL协议解封装过程
         *  2.3.5、SSL握手协议
         *   *  2.3.5.1、全流程握手
             *   *  全流程握手详解
                 *   *  Client hello
                     *  Server hello
                     *  Server Certificate
                     *  Client Certificate Requst
                     *  Server Hello done
                     *  Client Certificate
                     *  Client Key EXchange
                     *  Certificate verify
                     *  Change Cipher Spec
                     *  Client finished Message
                     *  加密套件列表

# 1.HTTPS简介 #

HTTPS(全称:Hypertext Transfer Protocol over Secure Socket Layer)是HTTP的安全版

HTTPS默认使用TCP端口443，也可以指定其他的TCP端口。

# 2.SSL协议介绍 #

HTTPS中s,实际上是SSL(Secure Sockets Layer)协议。

SSL是Netscape公司发明的一种用于WEB的安全传输协议。随着时间的推移由于Netscape失去了市场份额，它将SSL的维护工作移交给因特网工程任务（IETF）。第一个后Netscape版本被重新命名为安全传输层协议（TLS），TLS(Transport Layer Security :RFC 2246)是基于SSL上研发的，但是与SSLv3.0有细微的差别。

因此，SSL协议有时也称为TLS协议。目前常用的是TLSv1.0的协议

## 2.1、SSL协议的功能 ##

1、保证传输数据的保密性  
2、保证传输数据的完整性 rc4  
3、实现通信双方的互相身份认证—非对称加密

## 2.2、SSL协议在协议栈的位置 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NTMwOTkxNg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

## 2.3、SSL协议组成 ##

**SSL协议是一个分层的协议，共有两层组成。**

**高层协议包括:**  
SSL握手协议(SSL HandshakeProtocol)、  
改变加密约定协议(Change Cipher Spec Protocol)、  
报警协议(AlertProtocol)  
ChangeCipherSpce：改变加密约定协议

**·处于SSL协议的底层的是:**  
.SSL记录层协议(SSL Record Protocol)  
记录层协议实际上是一个简单的封装或者说是“打包”协议。记录可能是明文传送的，也可能是被加密传送的，

### 2.3.1、纪录协议的功能 ###

1、保证消息的完整性  
2、机密性  
·

### 2.3.2、SSL记录协议的示意图： ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NTMwOTkxNg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]  
数据可能是加密的也可能是明文。在握手过程中除了最后一条finished的报文外，其他报文都是明文传输的。

填充:只有在使用分组加密才会有填充和填充长度两个字段。

MAC(Message Authentication Code)消息验证码  
主要目的是认证消息、检验数据是否被篡改。  
目前常用的消息摘要算法有MD5(Message-Digest Algorithm 5)和SHA(Secure Hash Algorithm )。  
SSL中的摘要算法是:HMAC即Keyed-Hash Message Authentication Code。  
HMAC是在使用消息摘要函数（例如MD5等）的同时，增加了一个“密钥”作为输入。  
消息验证码也称为消息摘要，是实现数据完整性的主要手段

### 2.3.3、SSL协议封装过程 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NTMwOTkxNg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]

### 2.3.4、SSL协议解封装过程 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NTMwOTkxNg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]

### 2.3.5、SSL握手协议 ###

SSL握手协议是ssL协议中最重要同时也是最复杂的协议。

**SSL握手协议主要负责如下工作:**  
算法协商  
身份验证  
确定密钥

**SSL握手过程分为四种:**

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>握手种类</th> 
   <th>描述</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>Full Handshake</td> 
   <td>全流程握手，C/S双方从无到有建立SSL连接;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Resumn sessionHandshake</td> 
   <td>C/S双方曾经建立过连接，但中途断了，SsL会话信息还有保留，只需要执行部分握手流程就可建立SSL连接;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>ServerRe-negotationHandshake</td> 
   <td>已经建立了SsL连接，但sever端为了某些原因(比如安全性)要求重新对密钥进行协商，也只需要执行部分握手流程;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Client Re-negotiationHandshake</td> 
   <td>已经建立SSL连接，但client端为了某些原因要求重新协商，只需执行部分握手流程。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

#### 2.3.5.1、全流程握手 ####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NTMwOTkxNg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]

##### 全流程握手详解 #####

###### Client hello ######

![在这里插入图片描述][20200824215448496.png_pic_center]  
Client hello：  
客户端给服务器端发个hello的问候，问候里包含有它使用的SSL版本号、加密套件列表，压缩算法列表，客户端随机数，sessionid=0

服务器收到客户端的问候后，会从客户端提供的版本号中选出双方都支持的最高版本，从加密套件列表选择一种支持也安全性强的加密套件，从压缩算法列表选择压缩算法（一般为空)。

###### Server hello ######

![在这里插入图片描述][20200824215743998.png_pic_center]  
Server hello:  
服务器将上述选择的加密套件，压缩算法（NULL），且计算出的一个session\_id和服务器随机数发送给客户端

客户端收到Server hello的报文会将加密套件，压缩算法（NULL），session\_id和服务器随机数缓存起来。接着继续握手过程

###### Server Certificate ######

![在这里插入图片描述][2020082422005717.png_pic_center]  
Server Certificate：  
服务端将自己的证书发送给客户端，证明自己的身份。证书中包含服务器的身份信息，以及服务器的公钥

客户端收到Certificate报文会验证该证书是否过期，并将服务器的公钥缓存起来

###### Client Certificate Requst ######

![在这里插入图片描述][2020082422045225.png_pic_center]

Client Certificate Requst:

如果是SSI的双向认证的话，那么服务器端会向客户端发送client certrequest消息，索要客户端的证书，证书中包含有server端支持的证书类型，和所信任的所有证书发行机构(CA(Certificate Authority))列表。

客户端收到clint Certifitate Rlequst报文将消息中的证书类型列表和可信任证书发行机构列表保存下来，可在后面发送客户端证书时候拿来筛选证书用。

###### Server Hello done ######

![在这里插入图片描述][20200824220659809.png_pic_center]  
服务器通知客户端这一步的握手消息发送完成。等待客户端确认。

###### Client Certificate ######

![在这里插入图片描述][20200824223333221.png_pic_center]

客户端从之前收到server端发的 certrequest消息中的支持的证书类型列表和信任的根CA(Certificate Authentcation)列表中选择满足条件的第一个证书发送给服务器。

服务端会缓存客户端的公钥

###### Client Key EXchange ######

![在这里插入图片描述][20200824223605334.png_pic_center]  
若为RSA加密，客户端则产生48位随机数作为pre-master（预主密钥）并用服务端公钥加密后发出去。

服务器端缓存预主密钥

###### Certificate verify ######

![在这里插入图片描述][20200824223906809.png_pic_center]  
Certificate verify这个消息中要包含一个签名，签名里头内容是从Client hello 开始到目前为止所有握手消息（不包括本消息）的摘要，然后客户端的私钥加密

由于之前的Client Certificate 消息中包含有客户端的公钥，因此用公钥解密该消息，验证客户端的真实性

###### Change Cipher Spec ######

![在这里插入图片描述][20200824224355824.png_pic_center]

Change Cipher Spec\]该消息只有一个值为1的字节。不属于握手协议，和握手协议同一级别的改变加密约定协议。发送该消息的作用是为了告诉对方接下来的消息将采用新协商的加密套件和密钥进行通信。

在发送该消息的同时，客户端会把之前的客户端随机数，服务器端随机数、以及预主钥产生一个主密钥。并将主密钥进行密钥导出(服务器端的写MAC密钥、客户端写MAC密钥、服务器端的写密钥、客户端的写密钥)，该过程只在本地进行，不发送给对方。

###### Client finished Message ######

![在这里插入图片描述][20200824224714908.png_pic_center]

Client finished Message:

这是客户端ssi协商成功结束的消息。也是第一个用协商好的密钥加密的消息。会把从client hello一直到现在的数据摘要，用客户端密钥加密，发送给服务器。确保握手过程的完整性和机密性。

###### 加密套件列表 ######

加密套件列表:  
列表中包含了Client端支持的所有密钥套件。  
一个密钥套件定义了一个密钥规格，其中描述如下内容:  
密钥交换算法(非对称加密算法)，  
是否出口  
对称加密算法  
支持的最高对称密钥位数  
MAC (Message Authentication Code）算法(或摘要算法)。

例sSl\_RSA\_WITH\_R04\_128\_MD5= 0O04\]*非对称加密算法或密钥交换算法为RSA，采用高强度128位对称加密算法RCA，摘要或MAC算法为MD5，不支持出口*/

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NTMwOTkxNg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: /images/20221123/793b20aae93d47bc9e95c40e1c220970.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NTMwOTkxNg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]: /images/20221123/b7b1555df2064a0ab4a51d432238a0e0.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NTMwOTkxNg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]: /images/20221123/a203e9a8dcc34109901d3002298a5b87.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NTMwOTkxNg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]: /images/20221123/643059411987438f8ddfb21570151736.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NTMwOTkxNg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]: /images/20221123/ecee69513e9140c294efeed3b45468b6.png
[20200824215448496.png_pic_center]: /images/20221123/c44c9174666d4be5866341a07b668e6d.png
[20200824215743998.png_pic_center]: /images/20221123/312836fde942441c89d4c1ab8d28894d.png
[2020082422005717.png_pic_center]: /images/20221123/28d25e3ef44a4b239974dd0826a6dfae.png
[2020082422045225.png_pic_center]: /images/20221123/e02009cbf96a4bbcadbd9c299d7a493c.png
[20200824220659809.png_pic_center]: /images/20221123/e8c06da9d40847558eb800846e18cea5.png
[20200824223333221.png_pic_center]: /images/20221123/d666400e2f084c46876c5c8ce38e02c4.png
[20200824223605334.png_pic_center]: /images/20221123/78519a273b634aa4a81dbe8c0ab9ed9c.png
[20200824223906809.png_pic_center]: /images/20221123/34778576652d4bddac8e0e11fb4f439c.png
[20200824224355824.png_pic_center]: /images/20221123/2a3f015cb10244e0980229378c854aa0.png
[20200824224714908.png_pic_center]: /images/20221123/6b53647113cc4cb1ba054c12888caf72.png