我們都知道HTTPS能夠加密信息，以免敏感信息被第三方獲取。所以很多銀行網(wǎng)站或電子郵箱等等安全級別較高的服務(wù)都會采用HTTPS協(xié)議。
在線SSL服務(wù)器測試
一、HTTPS工作過程
HTTPS其實是有兩部分組成：HTTP + SSL / TLS，也就是在HTTP上又加了一層處理加密信息的模塊。服務(wù)端和客戶端的信息傳輸都會通過TLS進行加密，所以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)都是加密后的數(shù)據(jù)。具體是如何進行加密，解密，驗證的，且看下圖。
1. 客戶端發(fā)起HTTPS請求
這個沒什么好說的，就是用戶在瀏覽器里輸入一個https網(wǎng)址，然后連接到server的443端口。
2. 服務(wù)端的配置
采用HTTPS協(xié)議的服務(wù)器必須要有一套數(shù)字證書，可以自己制作，也可以向組織申請。區(qū)別就是自己頒發(fā)的證書需要客戶端驗證通過，才可以繼續(xù)訪問，而使用受信任的公司申請的證書則不會彈出提示頁面(startssl就是個不錯的選擇，有1年的免費服務(wù))。這套證書其實就是一對公鑰和私鑰。如果對公鑰和私鑰不太理解，可以想象成一把鑰匙和一個鎖頭，只是全世界只有你一個人有這把鑰匙，你可以把鎖頭給別人，別人可以用這個鎖把重要的東西鎖起來，然后發(fā)給你，因為只有你一個人有這把鑰匙，所以只有你才能看到被這把鎖鎖起來的東西。
3. 傳送證書
這個證書其實就是公鑰，只是包含了很多信息，如證書的頒發(fā)機構(gòu)，過期時間等等。
4. 客戶端解析證書
這部分工作是有客戶端的TLS來完成的，首先會驗證公鑰是否有效，比如頒發(fā)機構(gòu)，過期時間等等，如果發(fā)現(xiàn)異常，則會彈出一個警告框，提示證書存在問題。如果證書沒有問題，那么就生成一個隨即值。然后用證書對該隨機值進行加密。就好像上面說的，把隨機值用鎖頭鎖起來，這樣除非有鑰匙，不然看不到被鎖住的內(nèi)容。
5. 傳送加密信息
這部分傳送的是用證書加密后的隨機值，目的就是讓服務(wù)端得到這個隨機值，以后客戶端和服務(wù)端的通信就可以通過這個隨機值來進行加密解密了。
6. 服務(wù)段解密信息
服務(wù)端用私鑰解密后，得到了客戶端傳過來的隨機值(私鑰)，然后把內(nèi)容通過該值進行對稱加密。所謂對稱加密就是，將信息和私鑰通過某種算法混合在一起，這樣除非知道私鑰，不然無法獲取內(nèi)容，而正好客戶端和服務(wù)端都知道這個私鑰，所以只要加密算法夠彪悍，私鑰夠復(fù)雜，數(shù)據(jù)就夠安全。
7. 傳輸加密后的信息
這部分信息是服務(wù)段用私鑰加密后的信息，可以在客戶端被還原
8. 客戶端解密信息
客戶端用之前生成的私鑰解密服務(wù)段傳過來的信息，于是獲取了解密后的內(nèi)容。整個過程第三方即使監(jiān)聽到了數(shù)據(jù)，也束手無策。
二、加密算法
HTTPS一般使用的加密與HASH算法如下：
- 非對稱加密算法：RSA，DSA/DSS
- 對稱加密算法：AES，RC4，3DES
- HASH算法：MD5，SHA1，SHA256
１. 對稱加密（Symmetric Cryptography）
對稱加密是最快速、最簡單的一種加密方式，加密（encryption）與解密（decryption）用的是同樣的密鑰（secret key）。對稱加密有很多種算法，由于它效率很高，所以被廣泛使用在很多加密協(xié)議的核心當中。
對稱加密通常使用的是相對較小的密鑰，一般小于256 bit。因為密鑰越大，加密越強，但加密與解密的過程越慢。如果你只用1 bit來做這個密鑰，那黑客們可以先試著用0來解密，不行的話就再用1解；但如果你的密鑰有1 MB大，黑客們可能永遠也無法破解，但加密和解密的過程要花費很長的時間。密鑰的大小既要照顧到安全性，也要照顧到效率，是一個trade-off。
2000年10月2日，美國國家標準與技術(shù)研究所（NIST--American National Institute of Standards and Technology）選擇了Rijndael算法作為新的高級加密標準（AES--Advanced Encryption Standard）。.NET中包含了Rijndael算法，類名叫RijndaelManaged，下面舉個例子。
加密過程：
private string myData = "hello";
private string myPassword = "OpenSesame";
private byte[] cipherText;
private byte[] salt = { 0x0, 0x1, 0x2, 0x3, 0x4, 0x5, 0x6, 0x5, 0x4, 0x3, 0x2, 0x1, 0x0 };
private void mnuSymmetricEncryption_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
var key = new Rfc2898DeriveBytes(myPassword, salt);
// Encrypt the data.
var algorithm = new RijndaelManaged();
algorithm.Key = key.GetBytes(16);
algorithm.IV = key.GetBytes(16);
var sourceBytes = new System.Text.UnicodeEncoding().GetBytes(myData);
using (var sourceStream = new MemoryStream(sourceBytes))
using (var destinationStream = new MemoryStream())
using (var crypto = new CryptoStream(sourceStream, algorithm.CreateEncryptor(), CryptoStreamMode.Read))
{
moveBytes(crypto, destinationStream);
cipherText = destinationStream.ToArray();
}
MessageBox.Show(String.Format("Data:{0}{1}Encrypted and Encoded:{2}", myData, Environment.NewLine, Convert.ToBase64String(cipherText)));
}
private void moveBytes(Stream source, Stream dest)
{
byte[] bytes = new byte[2048];
var count = source.Read(bytes, 0, bytes.Length);
while (0 != count)
{
dest.Write(bytes, 0, count);
count = source.Read(bytes, 0, bytes.Length);
}
}
解密過程：
private void mnuSymmetricDecryption_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
if (cipherText == null)
{
MessageBox.Show("Encrypt Data First!");
return;
}
var key = new Rfc2898DeriveBytes(myPassword, salt);
// Try to decrypt, thus showing it can be round-tripped.
var algorithm = new RijndaelManaged();
algorithm.Key = key.GetBytes(16);
algorithm.IV = key.GetBytes(16);
using (var sourceStream = new MemoryStream(cipherText))
using (var destinationStream = new MemoryStream())
using (var crypto = new CryptoStream(sourceStream, algorithm.CreateDecryptor(), CryptoStreamMode.Read))
{
moveBytes(crypto, destinationStream);
var decryptedBytes = destinationStream.ToArray();
var decryptedMessage = new UnicodeEncoding().GetString(
decryptedBytes);
MessageBox.Show(decryptedMessage);
}
}
對稱加密的一大缺點是密鑰的管理與分配，換句話說，如何把密鑰發(fā)送到需要解密你的消息的人的手里是一個問題。在發(fā)送密鑰的過程中，密鑰有很大的風險會被黑客們攔截。現(xiàn)實中通常的做法是將對稱加密的密鑰進行非對稱加密，然后傳送給需要它的人。
２. 非對稱加密（Asymmetric Cryptography）
非對稱加密為數(shù)據(jù)的加密與解密提供了一個非常安全的方法，它使用了一對密鑰，公鑰（public key）和私鑰（private key）。私鑰只能由一方安全保管，不能外泄，而公鑰則可以發(fā)給任何請求它的人。非對稱加密使用這對密鑰中的一個進行加密，而解密則需要另一個密鑰。比如，你向銀行請求公鑰，銀行將公鑰發(fā)給你，你使用公鑰對消息加密，那么只有私鑰的持有人--銀行才能對你的消息解密。與對稱加密不同的是，銀行不需要將私鑰通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去，因此安全性大大提高。
目前最常用的非對稱加密算法是RSA算法，是Rivest, Shamir, 和Adleman于1978年發(fā)明，他們那時都是在MIT。.NET中也有RSA算法，請看下面的例子：
加密過程：
private byte[] rsaCipherText;
private void mnuAsymmetricEncryption_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
var rsa = 1;
// Encrypt the data.
var cspParms = new CspParameters(rsa);
cspParms.Flags = CspProviderFlags.UseMachineKeyStore;
cspParms.KeyContainerName = "My Keys";
var algorithm = new RSACryptoServiceProvider(cspParms);
var sourceBytes = new UnicodeEncoding().GetBytes(myData);
rsaCipherText = algorithm.Encrypt(sourceBytes, true);
MessageBox.Show(String.Format("Data: {0}{1}Encrypted and Encoded: {2}",
myData, Environment.NewLine,
Convert.ToBase64String(rsaCipherText)));
}
解密過程：
private void mnuAsymmetricDecryption_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
if(rsaCipherText==null)
{
MessageBox.Show("Encrypt First!");
return;
}
var rsa = 1;
// decrypt the data.
var cspParms = new CspParameters(rsa);
cspParms.Flags = CspProviderFlags.UseMachineKeyStore;
cspParms.KeyContainerName = "My Keys";
var algorithm = new RSACryptoServiceProvider(cspParms);
var unencrypted = algorithm.Decrypt(rsaCipherText, true);
MessageBox.Show(new UnicodeEncoding().GetString(unencrypted));
}
雖然非對稱加密很安全，但是和對稱加密比起來，它非常的慢，所以我們還是要用對稱加密來傳送消息，但對稱加密所使用的密鑰我們可以通過非對稱加密的方式發(fā)送出去。
了解釋這個過程，請看下面的例子：
（１）Alice需要在銀行的網(wǎng)站做一筆交易，她的瀏覽器首先生成了一個隨機數(shù)作為對稱密鑰。
（2） Alice的瀏覽器向銀行的網(wǎng)站請求公鑰。
（3） 銀行將公鑰發(fā)送給Alice。
（4） Alice的瀏覽器使用銀行的公鑰將自己的對稱密鑰加密。
（5） Alice的瀏覽器將加密后的對稱密鑰發(fā)送給銀行。
（6） 銀行使用私鑰解密得到Alice瀏覽器的對稱密鑰。
（7） Alice與銀行可以使用對稱密鑰來對溝通的內(nèi)容進行加密與解密了。
３. 總結(jié)
（1） 對稱加密加密與解密使用的是同樣的密鑰，所以速度快，但由于需要將密鑰在網(wǎng)絡(luò)傳輸，所以安全性不高。
（2） 非對稱加密使用了一對密鑰，公鑰與私鑰，所以安全性高，但加密與解密速度慢。
（3） 解決的辦法是將對稱加密的密鑰使用非對稱加密的公鑰進行加密，然后發(fā)送出去，接收方使用私鑰進行解密得到對稱加密的密鑰，然后雙方可以使用對稱加密來進行溝通。
