深入浅出HTTPS从原理到实战
深入浅出HTTPS从原理到实战
HTTP介绍
读者不要认为HTTP负责数据传输，它实际上负责数据请求和响应，真正的数据传输由其他网络层处理
Web 确切地说是一种信息索取方式，是互联网的某个子应用 。Web 最核 心的 组成部分是 HTTP,HTTP 由服务器和客户端组成，有了 HTTP ，互联网上的不同终端才能够交换信息。
HTTP 请求和响应结构
HTTP协议不安全的根本原因
- 数据没有加密
- 无法互相验证身份
- 数据容易被篡改
XSS攻击
恶意用户写入了一段恶意代码到论坛，其他人只要看到了他的论坛，就会执行恶意脚本。
W3C
Tim Berners -Lee 教授提出 Web 技术后成立了 W3C 组织，W3C 主要制定 Web 技术的标准，比如 HTML 标准、DOM 标准、css 标准、ECMA Script 标准
W3C 主要以HTTP 头部的方式提供安全保护，比如Access - Control - Allow-Origin 、X-XSS -Protection 、Strict-Transport-Security 、Content-Security-PolicyHTTP 头部，一 旦开发者和浏览器正确地遵守安全标准，就能缓解安全问题。
密码学
- 密码学是科学
- 密码学理论是公开的
- 密码学算法是相对安全的
- 密码学攻击方法是多样化的
- 密码学应用标准很重要
在使用密码学算法的时候也不要画蛇添足 ， 一个简单的软件为了保障安全性可能使用一 种密码学算法即可，没有必要组合多种密码学算法 。
OpenSSL
https://www.openssl.org/
密码学中的随机数
块密码算法CTR模式
摘要算法
HASH算法
Hash算法的一个用途是解决数据的完整性问题
Hash算法的拓展
密码学中的Hash算法是一个非常重要的加密基元，密码学中的摘要、散列、指纹都是Hash算法
Hash算法的用途
文本比较： 例如两个文件的MD5值比较
身份验证： 在数据库中储存密码Hash而不是明文, 这个做法不安全
Hash算法的类型
MD5： MD5是不安全的算法，违反了抗碰撞性
SHA： SHA-1是不安全的，SHA-2推荐使用，SHA-3不是为了取代SHA-2而是在设计上和SHA-2完全不同
对称加密
对称加密算法可以用来解决数据的窃听问题
用同一个密钥可以对明文进行加密，可以对密文进行解密，有两种类型： 块密码算法和流密码算法
流密码算法
一次性密码本
密码本长度和明文一样长，他们异或起来就是密文，把密文和密码本异或可以得到明文
RC4算法
RC4的密码流来着随机数流，随机数种子就是密钥， so easy， RC4算法被证明不安全！
块密码算法
即将明文分块，对于无法分出的整数块进行填充，下面介绍模式，任何一种对称加密算法都可以与下面的模式相组合。
ECB模式(Eletronic Codebook)
对每一个块分别做加密，然后进行传输，这个过程可以并行处理，由于固定的明文块会得到固定的密文块，所以ECB模式是不安全的
CBC模式(Cipher Block Chaining)
引入初始化向量，在加密前对第一个块进行混淆，用加密结果对下一个块进行混淆,初始化向量是一个随机数
CTR模式(Counter)
CTR模式不需要填充，因为他对每一个块进行了流密码算法，有多少个块就有多少个密钥流，密钥流的密钥可以来源于前一个密钥流的密钥，第一个密钥流的密钥称之为Nonce，与CBC模式的IV类似
填充算法
消息验证码
消息验证码： Message Authentication Code (MAC)
HASH算法解决了数据的完整性问题，对称加密算法解决了数据的窃听问题，但是他们都不能解决数据的篡改问题
攻击者如何篡改消息？
由于攻击者的目标是篡改消息，而不是窃听和破坏消息，针对于ECB模式，它可以收集统计信息，将密文分块并篡改为以前的密文块等，然后重新HASH(HASH算法是公开的)，并篡改HASH值后转发。
MAC算法
MAC算法致力于两点：
- 证明消息没有被篡改
- 证明消息来源于正确的发送者
MAC算法： 核心原理就是在消息中携带密钥，然后使用HASH算法和加密算法，由于篡改者没有密钥，所以他无法篡改数据
MAC算法的类型： HMAC，CBC-MAC，OMAC
HMac算法流程： 注意不是hash(message//key) ， why not?
AE加密模式
结合对称加密算法和MAC算法又叫AE加密模式，Authenticated Encryption， 如何结合就有了多种选择
| 加密模式 | 代码 | 备注 |
|---|---|---|
| MAC-and-Encrypt | encry(message)+mac(message) | 使用不当会导致不安全 |
| MAC-then-Encrypt | encry(mac(message)) | 使用不当会导致不安全 |
| Encrypt-then-MAC | mac(encry(message)) | 建议使用 |
AEAD加密模式
结合对称加密算法和MAC算法如果处理不当会导致安全问题，AEAD模式(Authenticated Encryption with Associated Data)就是在底层组合了加密算法和MAC算法
CCM模式
CCM （Counter with CBC-MAC ）模式是一种 AEAD 模式 ， 不过在 HTTPS 中使用 得比较少 。 是AES算法的CRT模式组合了CBC-MAC算法，底层采用了MAC-then-Encrypt
GCM模式
GCM ( Galois/Counter Mode ） 是目 前比较流行的 AEAD 模式 。在 GCM 内部，采用GHASH 算法（一种 MAC 算法）进行 MAC 运算，使用块密码 AES 算法 CTR 模式的 一种变种进行加密运算，在效率和性能上，GCM 都是非常不错的。
非对称加密
非对称加密又叫公开密钥算法，公钥加密，私钥解密
RSA
单步加密
双向加密
ECC
pass
密钥协商算法
RSA
缺点：
- 会话密钥完全由client决定
- 无法提供前向安全性
DH
ECDH
ECC+DH协商密钥， pass
数字签名
RSA签名
DSA签名
pass
ESDSA签名
pass
宏观理解TLS
TLS/SSL背后的算法
加密算法： 对称加密后者非对称加密，保证机密性
MAC算法： 保证完整性
密钥协商算法： 传输对称加密的密钥
密钥衍生算法： 通过一个不定长度的预备主密钥转换为固定长度的主密钥，然后用主密钥转化出任意数量，任意长度的密钥块
HTTPS总结
握手层
客户端在进行密钥交换前，必须验证服务器身份，用CA证书来解决
在握手阶段，客户端服务器需要协商出双方都认可的密码套件，这包括了身份验证算法，密码协商算法，加密算法加密模式，HMAC算法的加密基元，PRF算法的加密基元
加密层
流密码加密： RC4（MAC-then-Encrypt）
分组加密模式： AES-128-CBC（AES算法，密钥128比特，CBC分组）
AEAD：