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如何实现客户端对https协议的支持

  在频繁的网络应用中,我们经常会用到http和服务器端进行数据通信,http协议和服务器进行是数据交换通常都是明文的。当客户端需要访问或者提交一些机密数据的时候,就要考虑使用https加密通信协议了。目前https在web端已经非常普遍,比如邮箱、购物网站、银行交易等。  下面就来详细的介绍一下什么是https?https有什么好处?如何实现客户端对https协议的支持。

  一、什么是https?

https是安全版的http,通过在TCP与http层之间加入SSL协议层保证通信方身份、数据通道和数据本身的安全性,https采用443端口。SSL主要完成两件事情:身份认证和数据加密。就拿打电话举个例子,如果通过某种方式确认通话双方的身份,而且电话通道是安全加密的,甚至双方交流都采用暗语,那么几乎没有第三者能窃取通话内容。https协议就是用来实现确认双方身份,并且对双方的通信进行加密的。而对于http协议,由于是明文传输而不能确认双方身份和数据加密,任何人都可能窃听,篡改您的通信数据。

  二、https如何工作?

https最关键的步骤就是建立server和client的SSL安全连接通道,如下图:

https客户端实现

  如何实现客户端对https协议的支持:

这里主要描述流程和逻辑,以及这样做的目的。这里可以看到整个过程分为四个阶段:

1、client建立TCP连接后,发送一个标志请求,双方交换一些与加密相关的信息。这个过程主要是为了协商加密算法。

2、server会紧接着将自己的证书发送给client,来完成client对server身份的认证。这里的证书可以理解为一种网络身份证,即由一些有资质的CA机构(如WoSign)经过核实后颁发的证明文件,因此如果想让server支持https一般来说是需要花钱买ssl数字证书的(Wosign目前提供免费SSL证书申请,有需要的可以到http://www.wosign.com/Products/free_ssl.htm申请免费ssl证书),同时windows等操作系统也已经提供了一套API来完成对证书合法性的检查(类似于去公安部分查证某人的身份)。

对于这一步,浏览器的标准做法是维护一个CA机构的列表(该列表用户可以干预),当验证证书时,如果是列表中的机构(或经其授权的机构,证书链)颁发的就为可信任证书。然后还会验证证书有效期、证书标明的域名和目前访问的域名是否一致、证书中的公钥能否解开证书数字签名等。对于其他应用客户端,由于已经明确知道server证书的域名等信息,因此可以将认证逻辑做的更加严格。如果客户端发现server认证失败,就断开连接。这样,就可以防止有人伪造server来骗取客户端连接和https请求,从而将https解密盗用接口。

需要明确的一个概念是,SSL的认证和加密之间没有必然联系,也就是说如果client不做认证,后续依然可以继续标准的SSL加密,和server进行https通信。可以这样理解,SSL将身份认证步骤独立出来,如果双方继续连接和握手过程,那么可以继续协商数据加密算法,完成后续的通信。此时对于通信双方来说,这次的数据通道和数据本身都是安全的,不会别第三者截取和解密。但是如果和你打电话的人不是你要的,虽然你说的是暗语,对方也能听懂,因为电话一开始你们俩就从一系列标准暗语里协商了一个来用,暗语只是用来防止第三者窃听。

3、如果server要求,client需要发送自己的证书,server完成对client端身份的认证。目的与第2步类似,但是一般很多server并不要求对client身份进行认证。

4、协商最终加密算法。client用服务器证书中的公钥加密一个随机串密码(pre-mastersecret),并将一个由之前协商算法计算而来的握手消息用pre-mastersecret加密,将这些一并发给server;server收到后,用对应的私钥解密pre-mastersecret,由于密钥只有server知道,因此其他人无法得到pre-mastersecret。server使用pre-mastersecret解密握手消息,并验证是否符合之前的协商规则。server和client通过相同的算法生成一个mastersecret,此后server和client之间用mastersecret作为初始密钥进行对称加解密通信。可以看出,双方先通过非对称加密方式生成对称加密所用的密钥,然后用该密钥进行对称加密通信。关于对称加密/非对称加密/公钥/密钥等概念,可到wosignssl证书网站www.wosign.com了解。

需要说明的是,上面四个阶段是从逻辑上区分的,实际SSL协商时client和server之间的数据交互可能有所穿插和合并。通过以上建立起的SSL,保证了通信双方、通道和数据的安全性,后续的通信过程也足够安全。

  三、客户端实现

实际上很多浏览器、邮箱等已经是支持https的客户端了。如果在开发过程中有客户端对https的支持需求,可以按照标准的https/ssl协议来实现,难度还是比较大。不过目前已经有开源的代码libcurl 和openssl可以用,openssl封装了ssl标准,而libcurl也提供了对openssl的支持。

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