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一篇文章让您了解HTTPS

2018-03-21  本文已影响364人  追那个小女孩

前段时间在做HTTPS相关的需求碰到了一些问题，今天有空整理一下HTTPS的相关知识，希望对您能有所帮助。


HTTPS

什么是HTTPS

HTTPS，即HTTP Security，是建立在SSL / TSL协议之上，其中，TSL是SSL协议的升级版，TLS 1.0通常被标示为SSL 3.1，TLS 1.1为SSL 3.2，TLS 1.2为SSL 3.3，可以理解为同一套协议。他的作用主要以下三点：

TLS验证流程

TLS验证流程

交互流程如下：

  1. 客户端发出请求给服务端，请求的内容包括：

    1. 支持的协议版本，比如TLS 1.0版。
    2. 一个客户端生成的随机数，稍后用于生成"对话密钥"。
    3. 支持的加密方法，比如RSA公钥加密。
    4. 支持的压缩方法。

  2. 服务器回应客户端，包含以下内容：

    1. 确认使用的加密通信协议版本，比如TLS 1.0版本。如果浏览器与服务器支持的版本不一致，服务器关闭加密通信。
    2. 一个服务器生成的随机数，稍后用于生成"对话密钥"。
    3. 确认使用的加密方法，比如RSA公钥加密。
    4. 服务器证书。

  3. 客户端收到服务器回应以后，首先验证服务器证书。如果证书不是可信机构颁布、或者证书中的域名与实际域名不一致、或者证书已经过期，就会向访问者显示一个警告，由其选择是否还要继续通信。

    如果证书没有问题，客户端就会从证书中取出服务器的公钥。然后，向服务器发送下面三项信息。

    1. 一个随机数。该随机数用服务器公钥加密，防止被窃听。
    2. 编码改变通知，表示随后的信息都将用双方商定的加密方法和密钥发送。
    3. 客户端握手结束通知，表示客户端的握手阶段已经结束。这一项同时也是前面发送的所有内容的hash值，用来供服务器校验。

  4. 服务器收到客户端的第三个随机数pre-master key之后，计算生成本次会话所用的"会话密钥"。然后，向客户端最后发送下面信息。

    1. 编码改变通知，表示随后的信息都将用双方商定的加密方法和密钥发送。
    2. 服务器握手结束通知，表示服务器的握手阶段已经结束。这一项同时也是前面发送的所有内容的hash值，用来供客户端校验。

至于为什么一定要用三个随机数，来生成"会话密钥"，dog250解释得很好：

"不管是客户端还是服务器，都需要随机数，这样生成的密钥才不会每次都一样。由于SSL协议中证书是静态的，因此十分有必要引入一种随机因素来保证协商出来的密钥的随机性。

对于RSA密钥交换算法来说，pre-master-key本身就是一个随机数，再加上hello消息中的随机，三个随机数通过一个密钥导出器最终导出一个对称密钥。

pre master的存在在于SSL协议不信任每个主机都能产生完全随机的随机数，如果随机数不随机，那么pre master secret就有可能被猜出来，那么仅适用pre master secret作为密钥就不合适了，因此必须引入新的随机因素，那么客户端和服务器加上pre master secret三个随机数一同生成的密钥就不容易被猜出了，一个伪随机可能完全不随机，可是是三个伪随机就十分接近随机了，每增加一个自由度，随机性增加的可不是一。"

HTTPS相关名词

​ HTTPS涉及到的概念比较多，什么X509，.pem，.crt等等，理解了HTTPS的交互流程之后，先来理一理这些概念。

Android上的HTTPS

​ Android上使用HTTPS很简单，一个典型的HTTPS方式如下：

URL url = new URL("https://google.com");  
HttpsURLConnection urlConnection = url.openConnection();  
InputStream in = urlConnection.getInputStream();

​ 此时使用的是默认的SSLSocketFactory，与下段代码使用的SSLContext是一致的

private synchronized SSLSocketFactory getDefaultSSLSocketFactory() {  
  try {
    SSLContext sslContext = SSLContext.getInstance("TLS");
    sslContext.init(null, null, null);
    return defaultSslSocketFactory = sslContext.getSocketFactory();
  } catch (GeneralSecurityException e) {
    throw new AssertionError(); // The system has no TLS. Just give up.
  }
}

​ 这段代码里面最重要的方法是sslContext.init(null, null, null);，这里有三个参数，分别是：

​ 有时候CA也是不可信的，为了获得更高的安全新，需要我们自己指定新人的锚点，可以采用如下的代码：

// 取到证书的输入流
InputStream is = new FileInputStream("anchor.crt");  
CertificateFactory cf = CertificateFactory.getInstance("X.509");  
Certificate ca = cf.generateCertificate(is);

// 创建 Keystore 包含我们的证书
String keyStoreType = KeyStore.getDefaultType();  
KeyStore keyStore = KeyStore.getInstance(keyStoreType);  
keyStore.load(null);  
keyStore.setCertificateEntry("anchor", ca);

// 创建一个 TrustManager 仅把 Keystore 中的证书 作为信任的锚点
String algorithm = TrustManagerFactory.getDefaultAlgorithm();  
TrustManagerFactory trustManagerFactory = TrustManagerFactory.getInstance(algorithm);  
trustManagerFactory.init(keyStore);  
TrustManager[] trustManagers = trustManagerFactory.getTrustManagers();

// 用 TrustManager 初始化一个 SSLContext
SSLContext sslContext = SSLContext.getInstance("TLS");  
sslContext.init(null, trustManagers, null);  
return sslContext.getSocketFactory();

​ 这种情况下，只有 anchor.crt 以及他签发的证书才会被信任。

​ 注意这里使用的是单向认证，也就是只需要客户端验证服务端的证书，客户端本地部缓存证书，所以这里sslContext.init()方法的三个参数都是空的。

默认的 SSLSocketFactory 校验服务器的证书时（也就是TrustManager[]传空的时候），会信任设备内置的100多个根证书。

​ 既然有单向验证，那么也有双向验证，即不仅仅客户端需要校验服务端，服务端也需要验证客户端。这种情况下，客户端需要将自己的证书发给服务端做验证，这种情况只需要将证书的KeyManager作为在init()的第一个参数来SSLContext就行了。

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