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HTTPS原理及交互过程

java 来源:dongnaosenlu 3次浏览

HTTP及HTTPS

HTTP是一个客户端和服务器端请求和应答的标准(TCP)。客户端是终端用户,服务器端是网站。通过使用Web浏览器、网络爬虫或者其它的工具,客户端发起一个到服务器上指定端口(默认端口为80)的HTTP请求。(我们称这个客户端)叫用户代理(user agent)。应答的服务器上存储着(一些)资源,比如HTML文件和图像,本质上是一种不安全的请求交互方式。

HTTPS(全称:Hyper Text Transfer Protocol over Secure Socket Layer),是以安全为目标的HTTP通道,简单讲是HTTP的安全版。即HTTP下加入SSL层,HTTPS的安全基础是SSL,因此加密的详细内容就需要SSL。 它是一个URI scheme(抽象标识符体系),句法类同http:体系。用于安全的HTTP数据传输。https://URL“); background-size: cover; background-position: 0px 2px; font-family: icomoon !important;” >表明它使用了HTTP,但HTTPS存在不同于HTTP的默认端口及一个加密/身份验证层(在HTTP与TCP之间)。这个系统的最初研发由网景公司(Netscape)进行,并内置于其浏览器Netscape Navigator中,提供了身份验证与加密通讯方法。现在它被广泛用于万维网上安全敏感的通讯,例如交易支付方面。

HTTP和HTTPS区别

https协议需要到ca申请证书,一般免费证书很少,需要交费。

http是超文本传输协议,信息是明文传输,https 则是具有安全性的ssl加密传输协议 http和https使用的是完全不同的连接方式用的端口也不一样:前者是80,后者是443。

http的连接很简单,是无状态的 HTTPS协议是由SSL+HTTP协议构建的可进行加密传输、身份认证的网络协议 要比http协议安全

HTTPS解决的问题

(1)信任主机的问题。

采用https 的server 必须从CA 申请一个用于证明服务器用途类型的证书。

该证书只有用于对应的server 的时候,客户度才信任次主机。所以目前所有的银行系统网站,关键部分应用都是https 的。 客户通过信任该证书,从而信任了该主机。其实这样做效率很低,但是银行更侧重安全。 这一点对我们没有任何意义,我们的server,采用的证书不管自己issue 还是从公众的地方issue, 客户端都是自己人,所以我们也就肯定信任该server。

(2)通讯过程中的数据的泄密和被窜改。

1)一般意义上的https, 就是 server 有一个证书。

a) 主要目的是保证server 就是他声称的server。这个跟第一点一样。

b) 服务端和客户端之间的所有通讯,都是加密的。

i、具体讲,是客户端产生一个对称的密钥,通过server 的证书来交换密钥。 一般意义上的握手过程。

ii、加下来所有的信息往来就都是加密的。 第三方即使截获,也没有任何意义。因为他没有密钥。 当然窜改也就没有什么意义了。

2)少许对客户端有要求的情况下,会要求客户端也必须有一个证书。

a) 这里客户端证书,其实就类似表示个人信息的时候,除了用户名/密码, 还有一个CA 认证过的身份。 应为个人证书一般来说上别人无法模拟的,所有这样能够更深的确认自己的身份。

b) 目前少数个人银行的专业版是这种做法,具体证书可能是拿U盘作为一个备份的载体。像我用的交通银行的网上银行就是采取的这种方式。 HTTPS 一定是繁琐的。

a) 本来简单的http协议,一个get一个response。由于https 要还密钥和确认加密算法的需要。单握手就需要6/7 个往返。

i、任何应用中,过多的round trip 肯定影响性能。

b) 接下来才是具体的http协议,每一次响应或者请求, 都要求客户端和服务端对会话的内容做加密/解密。

i、尽管对称加密/解密效率比较高,可是仍然要消耗过多的CPU,为此有专门的SSL 芯片。 如果CPU 信能比较低的话,肯定会降低性能,从而不能serve 更多的请求。

附SSL的简介

SSL是Netscape公司所提出的安全保密协议,在浏览器(如Internet Explorer、Netscape Navigator)和Web服务器(如Netscape的Netscape Enterprise Server、ColdFusion Server等等)之间构造安全通道来进行数据传输,SSL运行在TCP/IP层之上、应用层之下,为应用程序提供加密数据通道,它采用了RC4、MD5 以及RSA等加密算法,使用40 位的密钥,适用于商业信息的加密。

同时,Netscape公司相应开发了HTTPS协议并内置于其浏览器中,HTTPS实际上就是SSL over HTTP,它使用默认端口443,而不是像HTTP那样使用端口80来和TCP/IP进行通信。HTTPS协议使用SSL在发送方把原始数据进行加密,然 后在接受方进行解密,加密和解密需要发送方和接受方通过交换共知的密钥来实现,因此,所传送的数据不容易被网络黑客截获和解密。

然而,加密和解密过程需要耗费系统大量的开销,严重降低机器的性能,相关测试数据表明使用HTTPS协议传输数据的工作效率只有使用HTTP协议传输的十分之一。

假如为了安全保密,将一个网站所有的Web应用都启用SSL技术来加密,并使用HTTPS协议进行传输,那么该网站的性能和效率将会大大降低,而且 没有这个必要,因为一般来说并不是所有数据都要求那么高的安全保密级别,所以,我们只需对那些涉及机密数据的交互处理使用HTTPS协议,这样就做到鱼与 熊掌兼得。总之不需要用https 的地方,就尽量不要用。

3 HTTPS工作原理

HTTPS其实是有两部分组成:HTTP + SSL / TLS,也就是在HTTP上又加了一层处理加密信息的模块。服务端和客户端的信息传输都会通过TLS进行加密,所以传输的数据都是加密后的数据。具体是如何进行加密,解密,验证的,且看下图。

 

HTTPS在传输数据之前需要客户端(浏览器)与服务端(网站)之间进行一次握手,在握手过程中将确立双方加密传输数据的密码信息。TLS/SSL 协议不仅仅是一套加密传输的协议,更是一件经过艺术家精心设计的艺术品,TLS/SSL中使用了非对称加密,对称加密以及HASH算法。握手过程的具体描 述如下:

这里浏览器与网站互相发送加密的握手消息并验证,目的是为了保证双方都获得了一致的密码,并且可以正常的加密解密数据,为后续真正数据的传输做一次测试。另外,HTTPS一般使用的加密与HASH算法如下:

HTTPS对应的通信时序图如下:

附:HTTPS请求示例代码

import java.io.*;

import java.net.*;

import java.security.cert.CertificateException;

import java.security.cert.X509Certificate;

import javax.net.ssl.*;

public class TrustSSL {

private static class TrustAnyTrustManager implements X509TrustManager {

public void checkClientTrusted(X509Certificate[] chain, String authType)

throws CertificateException {

}

public void checkServerTrusted(X509Certificate[] chain, String authType)

throws CertificateException {

}

public X509Certificate[] getAcceptedIssuers() {

return new X509Certificate[] {};

}

}

private static class TrustAnyHostnameVerifier implements HostnameVerifier {

public boolean verify(String hostname, SSLSession session) {

return true;

}

}

public static void main(String[] args) throws Exception {

InputStream in = null;

OutputStream out = null;

byte[] buffer = new byte[4096];

String str_return = “”;

try {

SSLContext sc = SSLContext.getInstance(“SSL”);

sc.init(null, new TrustManager[] { new TrustAnyTrustManager() },

new java.security.SecureRandom());

URL console = new URL(“https://192.168.1.188/testServlet?username=admin“); background-size: cover; background-position: 0px 2px; font-family: icomoon !important;” >“);

HttpsURLConnection conn = (HttpsURLConnection) console.openConnection();

conn.setSSLSocketFactory(sc.getSocketFactory());

conn.setHostnameVerifier(new TrustAnyHostnameVerifier());

conn.connect();

InputStream is = conn.getInputStream();

DataInputStream indata = new DataInputStream(is);

String ret = “”;

while (ret != null) {

ret = indata.readLine();

if (ret != null && !ret.trim().equals(“”)) {

str_return = str_return+ new String(ret.getBytes(“ISO-8859-1”), “UTF-8”);

}

}

conn.disconnect();

} catch (ConnectException e) {

System.out.println(“ConnectException”);

System.out.println(e);

throw e;

} catch (IOException e) {

System.out.println(“IOException”);

System.out.println(e);

throw e;

} finally {

try {

in.close();

} catch (Exception e) {

}

try {

out.close();

} catch (Exception e) {

}

}

System.out.println(str_return);

}

}


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