伯阳的网络笔记（七）：HTTPS

因为疫情期间在外当志愿者，晚上回家无聊翻翻网络知识，权当记录了。
初始动笔：2019-03-03
修改时间：2019-04-02

1. HTTPS

简单的说，HTTPS == HTTP + TLS。在 HTTP 层下面， TCP 层上面，加入了一个 TLS 层用于加密。

关于 TLS 握手，可以查看上一篇文章。

HTTPS 采用混合的加密机制，使用公开密钥加密用于传输对称密钥，之后使用对称密钥加密进行通信。

2. 证书

Certification Authority，简称 CA，证书颁发机构，是指我们都信任的证书颁发机构。

我们在使用 HTTPS 之前，需要向 CA 申请一份数字证书，数字证书里有证书持有者、证书持有者的公钥等信息，服务器把证书传输给浏览器，浏览器从证书里取公钥就行了，证书就如身份证一样，可以证明“该公钥对应该网站”。

证书在 TLS 握手过程中可以直接的进行操作。

3. 中间人攻击

中间人攻击是指攻击者与通讯的两端分别创建独立的联系，并交换其所收到的数据，使通讯的两端认为他们正在通过一个私密的连接与对方直接对话，但事实上整个会话都被攻击者完全控制。

简单的说，就是存在攻击者在请求和响应传输途中，拦截并篡改内容。

我们知道 HTTPS 在最开始会进行 TLS 握手过程，而中间人攻击一般是发生在会话建立之前。

一般是如下的流程：

第一步

中间人拦截客户端的 Client Hello ，获取其中的随机数，然后继续发送 Client Hello 给服务器；

第二步

服务器发出 Server Hello、Certificate、Server Key Exchange、Server Hello Done，中间人收到消息，并保存；

第三步

中间人发送 ClientCertificate、 ClientKeyExchange 、ChangeCipherSpec、Finished。

发送 ClientCertificate，携带真实的客户端证书，可以在 Charles 的 SSL Proxying Setting 里的 Client Certificate 里配置；

发送 ClientKeyExchange ，携带伪造的 Client DH 协商参数；和服务器协商出预主密钥，计算出主密钥1；发送 ChangeCipherSpec ，通知服务器更改密码规范，发送 Finished 验证密钥。

第四步

中间人收到服务器的 Finished 。 收到服务器的 Finished 以后，发送 ServerHello 给客户端，携带伪造的服务器随机数； 发送 ServerCertificate ，携带伪造的服务器证书； 发送 ServerKeyExchange ，携带伪造的服务器 DH 协商参数； 发送 CertificateRequest ，请求客户端证书； 发送 ServerHelloDone ，问候结束。

4. 如何防止中间人攻击

如何防止中间人攻击的，其实也就是如何解决信任的问题，客户端如何判断出是真实的服务器还是中间人呢？

域名强校验

自定义证书验证逻辑，收到Server Certificate，校验证书域名。这是比较初级的保护手段，对于一般的攻击来说明没有什么作用。

SSL Pinning

加密固定技术，包含两种实现：

  1. Certificate Pinning：
    证书固定，也就是把服务器证书固定在客户端里，每一次请求收到服务器证书的时候，对比证书是否一致，一致则认为是安全的，否则认为是不安全的。

    这种方式有个很大的问题，就是证书如果如果更新了，那么客户端必须同步更新证书，需要强升，否则不能使用。

  2. Certificate Public Key Pinning
    证书公钥固定，原理类似，只不过是把服务器证书的公钥固定在客户端，每一次请求收到服务器证书的时候，对比证书的公钥是否一致。尽管服务器证书更新了，依然可以保持公钥不变，所以不受影响。而且现在一般原生 App 都是配置多个公钥，完全可以应对证书替换的情况，所以是现在比较流行的解决方案，而且现在移动端的网络框架基本都支持，比如说 OKHttp、AFNetworking、Alamofire 等等。

双向认证

SSL/TLS 本身支持双向认证，即服务端需要校验客户端证书，服务端存储了签发客户端证书的根证书，客户端证书需要预先内置在原生 App 里，每次请求服务端都会请求客户端证书，来验证是否是收信任的客户端。其实和网银U盾的原理类似。

这种方案使用场景有限，适合隐私性比较强的应用。而且也不能完全避免中间人攻击，现在Charles等等工具都支持设置Client Certificate了，可以在握手的时候，中间人传输设置好的客户端证书给服务器。

数字签名

最后我们说一下数字签名，数字签名是只有消息的发送者才能产生一段字符串，别人无法伪造（除非知知道你的签名算法），这段字符串也是对发送的消息的完整性的一个校验。

防止 Hook

攻击者完全逆向原生 App，在二进制包 Headers 里的Load Command 加入自己的动态库，通过 Hook 的方式，直接 Hook 掉校验 API 和签名的 API ，无论是 Android 还是 iOS ，越狱非越狱，都可以破解。

对于 iOS 开发来说，我们可以检测二进制文件Headers里的LoadCommands是否包含异常的库。

5. 性能损耗

未完待续