网络学习---网络安全HTTPS

Posted 2021-10-16 iOS_Asia

网络安全

网络通信中，面临的4种安全威胁

• 截取：窃听通信内容
• 中断：中断网络通信
• 篡改：篡改通信内容
• 伪造：伪造通信内容

网络层 - ARP欺骗

ARP欺骗可以造成的后果：

• 可以让攻击者获取局域网上的数据包，甚至可以篡改数据包
• 可让网络上特定电脑之间无法正常通信
• 让送至特定IP地址的流量，被错误的送到攻击者所取代的地方
• …

DoS攻击、DDoS攻击

Dos攻击可以分为2大类：

• 带宽消耗型：UDP洪水攻击、ICMP洪水攻击
• 资源消耗型：SYN洪水攻击、LAND攻击

DoS、DDoS防御

防御方式通常为：入侵检测、流量过滤、多重验证
堵塞网络带宽的流量将被过滤，而正常的流量可正常通过

传输层 - SYN洪水攻击

攻击者发送一系列的SYN请求到目标，然后让目标因收不到ACK（第3次握手）而进行等待、消耗资源

攻击方法：

• 跳过发送最后的ACK信息
• 修改源IP地址，让目标SYN-ACK送到伪造的IP地址，因此目标永不可能收到ACK

传输层 - LAND攻击

通过持续发送 相同源地址和目标地址 的欺骗数据包，使目标试图与自己建立连接，消耗系统资源直至崩溃

应用层 - DNS劫持

DNS劫持，又被称为 域名劫持
攻击者篡改了某个域名的解析结果，使得指向该域名的IP变成了另一个IP，导致对相应网址的访问被劫持到另一个不可达的或者假冒的网址

这就是常见的，你打开一个网站，莫名其妙的跳进了另一个网站

为了防止DNS劫持，可以考虑使用更靠谱的DNS服务器，比如114.114.114.114

HTTP劫持

对HTTP数据包进行拦截处理，比如插入JS代码
比如:在访问某些网站时,右下角莫名其妙的多了个广告弹窗

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HTTP协议的安全问题

HTTP协议默认是采取明文传输，因此会有很大的安全隐患
常见的提高安全性的方法是：对通信内容进行加密后再进行传输

常见的加密方式有：

• 不可逆
  单向散列函数：MD5、SHA等
• 可逆
  对称加密：DES、3DES、AES等
  非对称加密：RSA等
• 其他
  混合密码系统
  数字签名
  证书

常见的加解密英文单词：
encrypy: 加密
decrypt：解密
plaintext：明文
ciphertext：密文

单向散列函数(One-way hash function)

单向散列函数，可以根据消息内容计算出散列值

散列值的长度和消息的长度无关，无论消息是1bit、10M、100G，单向散列函数都会计算出固定长度的散列值

单向散列函数的特点

• 根据任意长度的消息，计算出固定长度的散列值
• 计算速度快，能快速计算出散列值
• 具有单向性（不可逆）

单向散列函数 - 常见的几种单向散列函数

• MD4、MD5
  产生128bit的散列值，MD（Message Digest），目前已经不安全
• SHA - 1
  产生160bit的散列值，目前已经不安全
• SHA - 2
• SHA - 3
  全新标准

对称加密

在对称加密中，加密、解密时使用的是同一个秘钥

常见的对称加密算法有：
DES、3DES、AES

非对称加密

在非对称加密中，秘钥分为加密秘钥、解密秘钥 2种，它们并不是同一个秘钥

• 加密秘钥：一般是公开的，因此该秘钥称为 公钥（public key）
• 解密秘钥：由消息接受者自己保管，不能公开，因此也被称为私钥（private key）
• 公钥和私钥是一一对应的，不能单独生成

常见的非对称加密算法有：
RSA

看样子是 非对称加密 安全性更高一些，那，直接使用非对称加密就可以了，没必要再使用对称加密了
其实不然
非对称加密 安全性高，但同时资源消耗比较大，加密解密速度慢

混合密码系统

• 对称加密的缺点：不能很好的解决秘钥配送问题
• 非对称加密的缺点：加密解密速度比较慢
• 混合密码系统：是将 对称加密 和 非对称加密 的优势相结合的方法
  解决了非对称加密速度慢的问题
  并通过非对称加密解决了对称加密的秘钥配送问题

网络上的密码通信所用的SSL/TLS就是运用了混合密码系统

HTTPS中的S就是指的SSL

混合密码 - 加密

• 会话秘钥（session key）
  为本次通信随机生成的临时秘钥
  作为对称加密的秘钥，用于加密消息，提高速度

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数字签名

在数字签名技术中，有以下2种行为

• 生成签名
  由消息发送者完成，通过”签名秘钥“生成
• 验证签名
  由消息的接收者完成，通过”验证秘钥“验证

数字签名不是为了保密，而是为了确认这个消息是不是消息发送者自己发送的，并且没有被改变
签名，就相当于你自己签名

如何能保证这个签名是消息发送者自己签的？

用消息发送者的私钥进行签名

数字签名 - 过程

数字签名 - 过程改进

由于消息体量比较大，加密速度慢，可以将消息变为散列值（消息与散列值一一对应），然后将散列值进行加密

数字签名的作用不是为了保证机密性，仅仅是为了能够识别内容有没有被篡改

加密：
公钥负责加密，私钥负责解密
签名：
公钥负责验签，私钥负责签名

公钥的合法性

如果遭遇了中间人攻击，那么，公钥就可能是伪造的
如果公钥被传输，就有可能被中间人攻击
数字签名也不行，数字签名也有公钥的传输，在这一步，就有可能已经被攻击了

那么

如果验证公钥的合法性呢？

证书

证书是为了解决公钥合法性问题
数字签名是为了解决消息内容有没有被篡改的问题

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证书（Certificate）

密码学中的证书，全称叫公钥证书（Public-key Certificate, PKC）
里面有：姓名、邮箱等个人信息，以及此人的公钥
并由 认证机构（Certificate Authority, AC） 施加数字签名

CA就是能够认定”公钥确实属于此人“，并能够生成数字签名的个人或组织
CA一般是：
有国际性组织、政府设立的组织
有通过提供认证服务来盈利的企业
个人也可以成立认证机构

证书 - 使用

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HTTPS

HTTPS（HyperText Transfer Protocol Secure），超文本传输安全协议
常称为HTTP over TLS、HTTP over SSL、HTTP Secure

SSL/TLS

HTTPS是在HTTP的基础上，使用SSL/TLS来加密报文，对窃听和中间人攻击提供合理的防护

SSL/TLS也可以用在其他协议上，比如：
FTP->FTPS(文件传输协议)
SMTP->SMTPS(邮件协议)

TLS(Transport Layer Security)

TLS：传输层安全性协议

TLS的前身是SSL(Secure Sockets Layer)，译为：安全套接层

SSL发展为TLS

SSL/TLS工作在：应用层与传输层之间

OpenSSL

OpenSSL是SSL/TLS协议的开源实现，支持Windows、Mac、Linux等平台
Linux、Mac一般自带OpenSSL

可以利用OpenSSL生成公钥、私钥
生成私钥：openssl genrsa -out 私钥名字.key
生成公钥：openssl rsa -in 私钥名字.key -pubout -out 公钥名字.pem

可以使用OpenSSL构建一套属于自己的CA，自己给自己颁发证书，称为”自签名证书“

HTTPS的成本：
证书的费用、加密解密计算、降低了访问速度
有些企业的做法是：包含敏感数据的请求才使用HTTPS，其他保持使用HTTP

HTTPS的通信过程

总的可以分为3大阶段：

• TCP的3次握手
• TLS的连接
• HTTP请求和响应

重点讲一下第2步，TLS的连接

TLS 1.2的连接

看一下阿里企业邮箱📮的HTTPS加密：

大致有10个步骤：