HTTPS 是怎么保证安全的？可以被中间人攻击吗？

Posted 2021-08-02 码农每日一题

HTTP 的问题

• 被窃听风险：通信使用明文传输（没有加密），传输内容可能会被窃听（第三方可能捕获通信内容）。
• 被冒充风险：不会验证通信方的身份，因此有可能遭到被伪装篡改。
• 被篡改风险：无法证明传输报文的完整性，所以有可能遭篡改的风险。

HTTPS 概况

SSL/TLS 安全层的作用就是为了解决上面提到的 HTTP 存在的问题，下面我们来看看它是怎么解决的：

• 所有的传输信息都是加密传输，第三方无法窃听。
• 传输配备了身份验证，防止身份被冒充风险。
• 具有安全校验机制，传输内容一旦被篡改，通信双方会立刻发现被篡改。

加密

对称加密

如果加密和解密使用同一个秘钥则称为共享秘钥加密，也被称为对称秘钥加密。

• 浏览器先发给服务端 client_random 和一系列的加密方法。
• 接着服务端发送 server_random 和加密方法给 浏览 器。

此时浏览器和服务器有了三个相同的凭证：client_random、server_random 和加密方法。用加密方法把 client_random、server_random 两个随机数混合起来，然后生成秘钥，这个生成的密钥就是浏览器和服务端通信的暗号（对称密钥）。

存在的问题：第三方中间人可以获取到 client_random、server_random 和加密方法，由于这个加密方法同时可以解密，所以中间人可以成功对暗号进行解密，然后拿到数据。

非对称加密

• 首先浏览器会发送给服务端一系列的加密方法。
• 接着服务端会发送给浏览器加密方法以及公钥。

之后浏览器就通过公钥将数据加密传输给服务端，服务端收到公钥加密的数据使用私钥对其进行解密。服务端给浏览器发送数据时，则先使用自己的私钥对数据进行加密，浏览器收到服务端发送过来的私钥加密数据，使用自己的公钥进行解密即可。

存在的问题：非对称加密效率太低，会严重影响加解密速度，进而影响到用户请求速度。此外，无法保证服务端发送给浏览器的数据安全，服务端的数据只能用私钥进行加密，中间人一旦拿到公钥就可以对服务端传来的数据进行解密，然后就被破解了。

HTTPS 使用对称与非对称加密结合

传输数据阶段依然使用对称加密，但是对称加密的秘钥会采用非对称加密传输。如下图：

• 浏览器向服务端发送 client_random 和加密方法列表。
• 服务端收到后返回 server_random、加密方法以及公钥。
• 浏览器收到后生成另一个随机数 pre_master，并用公钥加密，传给服务端（ 重点）。
• 服务端用私钥解密这个被加密后的 pre_master。

到此，服务端和浏览器就有了相同的 client_random、server_random 和 pre_master，然后服务端和浏览器会使用这三组随机数生成对称秘钥。有了对称秘钥后，双方就可以使用这个对称加密的密钥来传输数据。

CA（数字证书）

使用对称和非对称混合方式实现了数据加密传输，但这种方式仍存在一个致命问题，服务端可能是被冒充的。这样，浏览器访问的就是被冒充的服务端，冒充者可以在自己的服务器上实现公钥和私钥，而对浏览器来说，它并不完全知道现在访问的是一个被冒充的服务器。所以，服务器需要证明自己的身份，需要使用权威机构颁发的证书，这个权威机构就是 CA（Certificate Authority），颁发的证书就称为数字证书 (Digital Certificate)。

对于浏览器来说，数字证书有两个作用：

• 通过数字证书 CA 向浏览器证明服务器的身份。
• 数字证书里面包含了服务器公钥。

下面是含有数字证书的 HTTPS 请求流程，如下：

相对于不含数字证书的 HTTPS 请求流程，主要有如下两个改动：

• 服务器没有直接返回公钥给浏览器，而是返回了数字证书，而公钥正是包含数字证书中的。
• 在浏览器端多了一个证书验证的操作，验证了证书之后，才继续后序流程。

HTTPS 中间人攻击

HTTPS 从协议上解决了 HTTP 时代的中间人攻击问题，但是 HTTPS 在用户主动信任了伪造证书的时候也会发生中间人攻击（比如早期的 12306 需要手动信任证书），HTTPS 中间人攻击流程如下：

1. 客户端用 HTTPS 连接服务器的 443 端口。
2. 服务器下发自己的数字证书给客户端。
3. 黑客劫持了服务器的真实证书，并伪造了一个假的证书给浏览器。
4. 浏览器可以发现得到的网站证书是假的，但是浏览器选择信任。
5. 浏览器生成随机对称密钥 A，用伪造的证书中的公钥加密发往服务器。
6. 黑客同样可以劫持这个请求，得到浏览器的对称密钥 A，从而能够窃听或者篡改通信数据。
7. 黑客利用服务器的真实公钥将客户端的对称密钥 A 加密发往服务器。
8. 服务器利用私钥解密这个对称密钥 A 之后与黑客通信。
9. 黑客利用对称密钥 A 解密服务器的数据，篡改之后利用对称密钥 A 加密发给客户端。
10. 客户端收到的数据已经是不安全的了。

以上就是 HTTPS 中间人攻击的原理，这也就是 HTTPS 抓包为什么要信任证书的原因。所以，操作系统内置权威 CA 公钥来保证数字签名以及数字证书的安全性。实施 HTTPS 中间人攻击需要手动信任攻击者的假证书。

到此常用的就回答完毕了，你能完整回答吗？

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