TLS/SSL 的功能实现主要依赖于三类基本算法:散列函数 Hash、对称加密和非对称加密,其利用非对称加密实现身份认证和密钥协商,对称加密算法采用协商的密钥对数据加密,基于散列函数验证信息的完整性。

散列函数 Hash,常见的有 MD5、SHA1、SHA256,该类函数特点是函数单向不可逆、对输入非常敏感、输出长度固定,针对数据的任何修改都会改变散列函数的结果,用于防止信息篡改并验证数据的完整性。

对称加密,常见的有 AES-CBC、DES、3DES、AES-GCM等,相同的密钥可以用于信息的加密和解密,掌握密钥才能获取信息,能够防止信息窃听,通信方式是1对1。

非对称加密,即常见的 RSA 算法,还包括 ECC、DH 等算法,算法特点是,密钥成对出现,一般称为公钥(公开)和私钥(保密),公钥加密的信息只能私钥解开,私钥加密的信息只能公钥解开。

身份验证-CA 和证书:

解决上述身份验证问题的关键是确保获取的公钥途径是合法的,能够验证服务器的身份信息,为此需要引入权威的第三方机构 CA。CA 负责核实公钥的拥有者的信息,并颁发认证”证书”,同时能够为使用者提供证书验证服务,即 PKI 体系。

基本的原理为,CA 负责审核信息,然后对关键信息利用私钥进行”签名”,公开对应的公钥,客户端可以利用公钥验证签名。CA 也可以吊销已经签发的证书,基本的方式包括两类 CRL 文件和 OCSP

a.服务方 S 向第三方机构CA提交公钥、组织信息、个人信息(域名)等信息并申请认证;

b.CA 通过线上、线下等多种手段验证申请者提供信息的真实性,如组织是否存在、企业是否合法,是否拥有域名的所有权等;

c.如信息审核通过,CA 会向申请者签发认证文件-证书。

证书包含以下信息:申请者公钥、申请者的组织信息和个人信息、签发机构 CA 的信息、有效时间、证书序列号等信息的明文,同时包含一个签名;

签名的产生算法:首先,使用散列函数计算公开的明文信息的信息摘要,然后,采用 CA 的私钥对信息摘要进行加密,密文即签名;

d.客户端 C 向服务器 S 发出请求时,S 返回证书文件;

e.客户端 C 读取证书中的相关的明文信息,采用相同的散列函数计算得到信息摘要,然后,利用对应 CA 的公钥解密签名数据,对比证书的信息摘要,如果一致,则可以确认证书的合法性,即公钥合法;

f.客户端然后验证证书相关的域名信息、有效时间等信息;

g.客户端会内置信任 CA 的证书信息(包含公钥),如果CA不被信任,则找不到对应 CA 的证书,证书也会被判定非法。

在这个过程注意几点:

a.申请证书不需要提供私钥,确保私钥永远只能服务器掌握;

b.证书的合法性仍然依赖于非对称加密算法,证书主要是增加了服务器信息以及签名;

c.内置 CA 对应的证书称为根证书,颁发者和使用者相同,自己为自己签名,即自签名证书;

d.证书=公钥+申请者与颁发者信息+签名;

CA证书的作用:

作用一,验证你打开的HTTPS网站是不是可信
作用二,验证你所安装的文件是不是遭到篡改

目前大多数知名的公司或组织机构发布的可执行文件(比如软件安装包、驱动程序、安全补丁),都带有数字签名

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