基于SSL/TSL证书实现HTTPS双向认证1-原理介绍

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本文主要讲述了以下内容：

  1. 介绍了SSL和TSL的关系，
  2. 服务端server申请CA数字证书，
  3. HTTPS认证的过程和原理。

SSL和TSL的关系

由于HTTPS的推出受到了很多人的欢迎，在SSL更新到3.0时，IETF对SSL3.0进行了标准化，并添加了少数机制(但是几乎和SSL3.0无差异)，标准化后的IETF更名为TLS1.0(Transport Layer Security 安全传输层协议)，可以说TLS就是SSL的新版本3.1，并同时发布“RFC2246-TLS加密协议详解”。

  • SSL（Secure Socket Layer，安全套接字层）：1994年为 Netscape 所研发，SSL 协议位于 TCP/IP 协议与各种应用层协议之间，为数据通讯提供安全支持。

  • TLS（Transport Layer Security，传输层安全）：其前身是 SSL，它最初的几个版本（SSL 1.0、SSL 2.0、SSL 3.0）由网景公司开发，1999年从 3.1 开始被 IETF 标准化并改名，发展至今已经有 TLS 1.0、TLS 1.1、TLS 1.2 三个版本。SSL3.0和TLS1.0由于存在安全漏洞，已经很少被使用到。TLS 1.3 改动会比较大，目前还在草案阶段，目前使用最广泛的是TLS 1.1、TLS 1.2。

  • HTTPS：HTTP + TLS （在HTTP上套了TLS）

    HTTPS（全称：HyperText Transfer Protocol over Secure Socket Layer）

服务端申请证书

HTTPS认证需要服务端首先申请一份证书，这里介绍一下如何申请证书。

名词解释

  • CA机构：国家所认可的具有权威、公平公正的第三方机构，其作用是验证数字证书拥有者是否合法，并以此签发证书。
  • CA数字证书：由CA机构发行的数字证书，其中包括两把密钥：一把公钥和一把私钥。服务端可以利用相关的工具来生成CA数字证书，以此加密自己的文件或是保护自己的网址。

证书文件格式

证书相关文件有多种格式，常见格式：.crt，.key，.req，.csr，.pem，.der。

xx.crt：证书文件
xx.key：私钥文件
xx.req：请求文件
xx.csr：请求文件
xx.pem：证书文件为 pem 格式（文本文件）
xx.der：证书文件为 der 格式（二进制文件）

实际上，上述文件的扩展名可以随意命名。只是为了容易理解文件的功能而选择大家都认识的命名方式。但是，上述文件是有格式的，只能是 .pem 格式或者 .der 格式。使用什么格式的文件取决于需求。

服务端申请证书过程

  1. 服务端server生成.crt证书文件，其中包括公钥、申请者信息、域名。
  2. server把证书文件发给CA机构：
    （1） CA机构根据crt文件生成一段Hash摘要，
    （2） 用CA私钥加密，生成签名。
  3. CA机构把证书发给server，其中包括.crt文件、 签名。

HTTPS认证过程

主角：客户端client、服务端server。

  1. 客户端client –〉 服务端server：
    client发起访问，携带cipher suit(密码套件，包括自己可用的加密方案)、随机数1（用于后续对称密钥）。

  2. 客户端client 〈– 服务端server:
    server发送 确认好双方的加密方案、随机数2。

  3. 客户端client 〈– 服务端server：
    （1）server发送数字证书，
    （2）client验证证书：拿CA机构的公钥去验证该证书，若成功，则获得server公钥，生成随机数3，用服务端公钥加密随机数3作为pre-key。

    数字证书用处：
    若黑客中途篡改，则签名验证不会通过；
    若黑客修改证书信息后再重新计算签名？不可能，因为黑客拿不到CA机构的私钥。

  4. 客户端client –〉 服务端server:
    （1）client发送pre-key；
    （2）server用服务端私钥解密pre-key，得出随机数3。

  5. 客户端client <–> 服务端server:
    双方用随机数1、2、3生成对称密钥master-key，之后用master-key传输数据。