聊一聊 TLS/SSL

哈喽大家好,我是咸鱼

当我们在上网冲浪的时候,会在浏览器界面顶部看到一个小锁标志,或者网址以 "https://" 开头

这意味着我们正在使用 TLS/SSL 协议进行安全通信。虽然它可能看起来只是一个小小的锁图标和一个 "https" ,但实际上,这个协议在保护我们的在线隐私和安全方面扮演着至关重要的角色

那今天咸鱼就跟大家聊一聊 TLS/SSL 相关的一些知识

阅读文章之前,需要知道:

TLS(Transport Layer Security)和 SSL(Secure Sockets Layer)都是用于加密通信的协议

TLS 是 SSL 的升级版本,它修复了 SSL 中存在的一些安全漏洞,并提供了更高级的安全性

中间人攻击

一天中午,咸鱼在星巴克里打算上网冲浪一下,这时候有一个很坏很坏的人走进了星巴克

坏人建了一个跟星巴克 WI-FI 同名的接入点,当咸鱼上网的时候,稍微不注意连接到了坏人伪造的那个假的星巴克 WI-FI,这就导致咸鱼任何流量请求都在坏人的监控之下

又或者坏人跟咸鱼都连上了星巴克 WI-FI ,然后他通过伪造 DHCP 服务来告诉咸鱼的设备:【我就是网关,要上网的话,让我帮你转发就可以了】

当咸鱼要登陆银行进行转账开始访问银行网站的时候,坏人截获了咸鱼这个请求,并向银行的网站发送一个伪装请求,假装是咸鱼在请求

银行以为这个请求来自于咸鱼,于是返回响应;坏人把这个响应截获了,然后转发到咸鱼的设备上

咸鱼的设备认为这个响应来自于银行,于是咸鱼看到的是一个正常的银行网站登陆界面,便乖乖地输入了登录信息(用户名密码等)

坏人再次截获这些信息,然后将其发送给真正的银行网站,这时候坏人已经拿到了咸鱼的登录信息

同时,他也继续截获所有咸鱼与银行之间的通信,以便访问咸鱼的银行账户或者进行其他恶意活动

这便是中间人攻击(Man-in-the-Middle Attack,简称 MITM 攻击)

中间人攻击是一种计算机安全威胁,攻击者插入自己在通信的两端,窃取或篡改信息

这种攻击可以在不被察觉的情况下进行,因为通信的两方认为他们正在直接相互通信,而实际上信息经过了攻击者的处理

如何避免遭受中间人攻击呢?聪明的小伙伴很快就想到了------通过 HTTPS 来进行加密通信!这样即使信息被截获,坏人也无法轻易解密

TLS/SSL

非对称加密

HTTPS 通过 TLS/SSL 来实现加密传输数据,保证数据在传输的过程中中间人无法解密,这样就保证了数据的安全性

加密数据不是什么难题,通信的时候双方用密钥对数据加密就行了

但如果大家跟银行进行加密通信的时候用的密钥都是一样的,中间人依旧能够使用这个密钥去伪造网站然后截获你的加密数据。这样的话要不要密钥都没啥区别,甚至不还如不要密钥呢

所以最好的情况就是:我跟银行通信的时候协商好用什么密钥------用 A 密钥对数据加密(公钥),然后用 B 密钥对数据解密(私钥),而且:

  1. A 密钥加密的数据只能 B 密钥解密
  2. 这个 B 密钥只能我一个人拥有,别人是拿不到的

B 密钥的唯一性,既保证了数据的安全(A 密钥加密的数据只能 B 密钥解密),又能证明我是我(即 B 密钥只能我一个人拥有)

这便是非对称加密技术

非对称加密有两个秘钥,一个是公钥,一个是私钥:

  • 公钥会放在互联网上公开;私钥被自己保存,不能对外泄露
  • 公钥加密的数据,只有对应的私钥才可以解密
  • 只有你有私钥,我才相信你是你

举个例子,首先咸鱼和银行把自己的公钥互相给对方,在通信的时候,咸鱼用银行给的公钥去加密数据并发送给银行,银行拿到之后用自己的私钥解密数据

同理,银行用咸鱼提供的公钥进行数据加密,然后咸鱼拿到加密数据之后用自己的私钥进行解密

TLS/SSL 握手

我们在与银行通信的时候使用 TLS/SSL 加密传输数据,会有经过两个阶段:

  1. TLS/SSL 握手阶段:用于建立安全的连接通道(非对称加密)
  2. 数据传输阶段:通道建立好之后,开始传输数据(对称加密)

即在 TLS/SSL 握手阶段使用的是非对称加密技术,数据传输阶段用的是对称加密技术

首先网站会公开自己的公钥(也就是大家常说的"证书",网站的公钥是通过数字证书公开的)

当浏览器连接到网站时,会先去下载网站的证书

那这里会有一个问题:既然网站的证书是公开的,阿猫阿狗也能下载。那浏览器如何知道这个证书的拥有者即对方就是该网站呢?

聪明的小伙伴肯定会想到:只要能证明对方有私钥就行了!也就是说浏览器用证书(即公钥)加密一个数据,然后发送给对方;如果对方有私钥,那就能解密这个数据并返回给浏览器,那浏览器就知道对方身份了

浏览器会验证证书的有效性(包括验证服务器的身份,检查证书是否过期,是否由受信任的证书颁发机构(CA)签发)

以此来确保正在与合法的网站通信

所以浏览器会生成一个随机数(client random),并使用服务器的公钥对其进行加密,然后将其发送回服务器

服务器使用自己的私钥解密此数据,并使用浏览器的公钥对另一个随机数(server random)进行加密并发送回客户端

这两个随机数将用于生成会话密钥,用于之后的对称加密通信

具体TLS/SSL 握手阶段请看:TLS 详解握手流程 - 掘金 (juejin.cn)

证书颁发机构 CA

前面我们提到:浏览器会去验证证书的有效性,其中包括验证证书是否由受信任的证书颁发机构(CA)签发

这个证书颁发机构(CA,Certification Authority)是一个权威的第三方机构,它的存在是为了告诉浏览器:有我做担保,你们只管信我;只有网站的拥有者,才能拥有网站的证书

即 CA 在这个过程中充当了一个【担保人】的角色,当浏览器拿到网站的证书的时候,会去问 CA :"这个证书是否合法?"

然后 CA 说:"这个证书是合法的!",浏览器才会信任这个网站

网站需要向 CA 申请证书,CA 要对自己颁发的证书负责

最后

以上就是关于中间人攻击、TLS/SSL、CA 大致的原理和内容,这篇文章花了我较大精力去写,若是文中有不对的地方,欢迎指出