当我们谈论HTTPS时，我们在谈什么（三）身份验证

传达室老大爷
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这是我参与8月更文挑战的第6天，活动详情查看：8月更文挑战

书接上回，我们谈到缺少了身份认证的完整性保护是没有意义的，因为中间人可以整体修改源数据，并产生新的hash值，那么如何实现身份认证呢？

TLS身份验证

TLS身份验证有2个部分：作为“网络身份证”的SSL证书--证明你是你，与证书防伪技术“数字签名”--证明这个证书是真的。

SSL证书

  • SSL证书，也称数字证书，是第三方认证机构Certification Authority发放的，认证机构一般都是受到政府认证和监管的机构，他们管理公钥的整个生命周期，包括：发放证书、规定证书的有效期和必要时废除证书。CA的防伪等级关于到他们的生死存亡，所以浏览器默认信任他们的认证机制；

  • 在证书中，最重要的就是发放对象的公钥subject_public_key_info. 域名方需要将自己服务器的公钥提交给CA进行签名防伪，下图详细描述了CA证书的签发流程：

image.png

  • SSL证书的内容包括：证书序列号（这是证书颁发机构为该证书分配的唯一标识符），授予对象(subject)URI，授予对象的公钥(subuject public key info是证书中最重要的字段），证书序列号，发放机构，签名加密模式，加密时间戳，以及所处的证书链，数字签名等等；

image1

  • 下图是我从wireshark截取的真实的服务器发送的certificate消息，与上图的结构一一对应： image2

  • SSL证书并非独立存在，而是属于证书链(certificate chain)，实际上SSL认证机构分为不同等级，一般是三级，最高级的是root Certificate。证书链从根证书开始，每一级证书所标识的对象都要为其下一级证书签名，而根证书自身则由自己签名。客户端在验证证书链时，必须对链中所有证书的数字签名进行验证，直到达到根证书为止，所以整个体系以根CA作为信任点。 image.png

  • 下图为客户端浏览器中的证书链： image.png

  • 上层CA可以而且必须认证下层CA，但下层CA不能认证上层CA。所以服务器不仅要提供自己的CA证书和数字签名，还需要提供一个从root CA到自己的证书链，每个客户端都保存着一个root CA列表，如果服务器提供的root CA不再这个列表中，即不信任。

image.png

数字签名

光有SSL证书还不够，这个身份证本身也需要防伪，它使用防伪技术就是“数字签名”，数字签名使用非对称加密技术。

  • 非对称加密即公钥-私钥密码对(key pair)，公钥public key是公开的密钥，任何人都可以获取，私钥private key是用户独自保管的密钥；

  • 公钥更像是一把锁，公钥加密过的数据，只有私钥才能解密；私钥是隐私的，独有的，经常用来做签名，用私钥签名的数据，只有用公钥才能验证；

  • 数字签名本质上，是第三方认证机构，使用自己的root私钥，对证书进行加密，这样客户端只有使用root CA的公钥才能解密，从而验证证书是否由根CA认证；

  • TLS数字签名随CA证书一起，由服务器发给客户端，同时告诉客户端使用的hash格式与加密算法

image.png

  • 接下来客户端要做的，就是在自己的root CA列表中去匹配这个机构，并核对它的公钥，并使用公钥对签名进行解密，解密后会得到一个hash value，将它与自己计算的hash进行比对验证，如果匹配则验证成功，如果不匹配则证书有问题。

完整性+身份认证

结合上一篇所讲的HASH完整性保护，我们整体来看一下TLS的身份验证流程。

TLS身份验证流程总共分为4步：

  1. 服务器端将CA证书链（附带签名）打包发送给客户端；
    • 这一步计算hash是在CA端进行的，服务器端不可见，服务器只是将CA证书发送给客户端；
    • 服务器发送TLS消息certificate给客户端，这个截图是上面的第二张图；

未命名文件(2).png

  1. 客户端收到后，先进行指纹验证，确保证书整体的完整性；网上很多材料没有写这一步，是不对的。
    • 证书中都带有指纹算法，客户端按照指纹算法计算出hash(指纹)，并于本地证书中的hash比对，确保证书整体没有被篡改； 未命名文件(3).png
  • 本地证书中的指纹： image.png
  1. 客户端通过CA公钥对数字签名进行解密，得到hash值，并与自己计算的hash值进行比对，验证签名的真实性；

image.png

  1. 在确定签名可靠之后，我们就可以信任这个证书，最后浏览器核对CA证书内容，URL是否一致，是否过期，还可以通过SCT验证证书状态；

    • 假设浏览器的连接被某个钓鱼网截取了，它也可以发一个自己的证书给浏览器，也可以通过之前的3步校验，但是通过对比证书上的URL和我们请求的URL，就能发现这不是我们实际请求的网址。

以上就是TLS身份验证和完整性保护的内容，下一篇，我们会讲TLS加密算法，包括DH密码协商，真实的TLS握手流程，感谢阅读，如有不准确或错误请留言指正，我会及时修正

总结不易，请勿私自转载，否则别怪老大爷不客气

欢迎喜欢技术的小伙伴和我交流，微信1296386616

参考资料：

HTTPS精读之TLS证书校验 Lyndon zhuanlan.zhihu.com/p/30655259

HTTPS的数字证书验证原理 MR.Guo blog.csdn.net/liuxingrong…

数字证书、签名到底是什么？这篇文章讲得太好了 写代码的明哥 network.51cto.com/art/202010/…

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