解密HTTPS安全机制：以人为本的抗篡改之旅

2023-10-22 17:00:42

HTTPS的历史与演变

HTTPS全称Hypertext Transfer Protocol Secure，即安全超文本传输协议，是HTTP协议在安全传输层（TLS）加密基础上的扩展。HTTPS的基本思想是，在客户端和服务器之间建立一个加密通道，以确保数据在传输过程中不被窃取或篡改。

HTTP的发展经历了三个主要阶段：

明文传输阶段： 早期HTTP协议的数据传输是明文的，没有任何加密保护，这意味着数据在网络上可以被任何人轻松窃取或篡改。
SSL加密阶段： SSL(Secure Sockets Layer)协议的引入，标志着HTTPS的诞生。SSL协议提供了数据加密和身份验证的功能，使HTTP协议在传输过程中更加安全。
TLS加密阶段： TLS（Transport Layer Security）协议是SSL协议的继任者，也是目前HTTPS协议广泛采用的加密协议。TLS协议在SSL协议的基础上，进一步增强了安全性和灵活性，并成为互联网安全传输的标准。

HTTPS的工作原理

HTTPS协议的工作原理可以用以下步骤来概括：

客户端与服务器建立TCP连接： 客户端和服务器首先通过TCP协议建立连接。TCP协议提供了一种可靠、有序的数据传输方式，确保数据能够完整、准确地从客户端传送到服务器。
客户端发送Client Hello消息： 客户端向服务器发送一个Client Hello消息，其中包含客户端支持的加密套件、协议版本和随机数等信息。
服务器发送Server Hello消息： 服务器收到Client Hello消息后，选择一种双方都支持的加密套件和协议版本，然后向客户端发送一个Server Hello消息。
客户端发送Certificate Request消息： 客户端收到Server Hello消息后，如果需要服务器的身份验证，则会向服务器发送一个Certificate Request消息，要求服务器提供其数字证书。
服务器发送Certificate消息： 服务器收到Certificate Request消息后，将自己的数字证书发送给客户端。
客户端验证服务器证书： 客户端收到服务器的数字证书后，会进行验证。如果证书有效且可信，客户端会继续进行握手过程；如果证书无效或不可信，客户端会终止握手过程。
客户端发送Pre-Master Secret消息： 客户端生成一个随机数，并将其加密后发送给服务器。这个随机数称为Pre-Master Secret。
服务器生成随机数并发送Change Cipher Spec消息： 服务器生成一个随机数，并向客户端发送一个Change Cipher Spec消息，表示服务器已经准备好开始使用加密数据。
客户端发送Encrypted Handshake Message消息： 客户端使用协商好的加密算法和密钥，对握手消息进行加密，然后发送给服务器。
服务器解密Encrypted Handshake Message消息： 服务器收到Encrypted Handshake Message消息后，使用协商好的加密算法和密钥，对消息进行解密，并提取出客户端生成的Pre-Master Secret。
双方计算Session Key： 客户端和服务器使用Pre-Master Secret和各自的随机数，计算出一个共享的Session Key。
双方开始使用加密数据： 客户端和服务器使用Session Key对数据进行加密，然后通过TCP连接进行传输。

HTTPS如何防止篡改

HTTPS协议通过以下机制来防止篡改：

数据加密： HTTPS协议使用对称加密算法和非对称加密算法对数据进行加密。对称加密算法使用相同的密钥对数据进行加密和解密，而非对称加密算法使用一对密钥，公钥用于加密数据，私钥用于解密数据。这样，即使数据在传输过程中被截获，也无法被解密。
消息完整性保护： HTTPS协议使用消息摘要算法来确保数据的完整性。消息摘要算法对数据生成一个唯一的摘要，当数据被修改后，摘要也会发生变化。这样，客户端和服务器可以通过比较消息摘要来检查数据是否被篡改过。
身份验证： HTTPS协议使用数字证书来验证服务器的身份。数字证书是由受信任的证书颁发机构颁发的，它包含服务器的名称、公钥等信息。客户端在收到服务器的数字证书后，会进行验证。如果证书有效且可信，客户端会继续进行握手过程；如果证书无效或不可信，客户端会终止握手过程。