访问安全性：当前访问者是注册合法用户
通信安全性：客户端与服务器之间的消息即使被第三方窃取也不能解密
本文安全的基本思路是：
注册用户登录时使用RSA加密
Web API调用参数使用DES加密（速度快）
Web API调用中包含一个身份票据Ticket
Web服务器保存当前Ticket的Session，包括：Ticket、DES加密矢量、注册用户基本信息
1 WebService身份验证
确保注册用户的访问安全，需要如下步骤：1）产生一个当前客户端机器票据（Ticket）；2）请求服务器RSA公钥（RSAPublicKey）；3）使用RSA加密登录口令及发布DES加密矢量（DESCipherVector）。
1.1 产生客户端机器票据Ticket
一般而言，可以由客户端机器根据自己的MAC、CPU序列号等唯一标识产生一个本机器的Ticket字符串票据，其目的是：唯一标识当前客户端，防止其它机器模仿本客户端行为。
1.2 请求服务器公钥RSAPublicKey
客户端携带票据Ticket向服务器请求RSA公钥RSAPublicKey。在服务器端，一般采取如下策略产生RSA加密钥匙：
Application_Start时产生一个1024或更长的RSA加密钥匙对。如果服务器需要长久运行，那么Application_Start产生的RSA可能被破解，替代方案是在当前Session_Start时产生RSA加密钥匙对
保存当前票据对应的客户帐号对象，即：Session[Ticket] = AccountObject，在确认身份后在填写AccountObject具体内容：帐号、RSA加密钥匙对、DES加密矢量
完成上述步骤后，服务器将RSAPublicKey传回给客户端。
1.3 加密登录口令及DES加密矢量
客户端获得RSAPulbicKey后，产生自己的DES加密矢量DESCipherVector（至少要8位及以上，该加密矢量用于以后的常规通信消息加密，因为其速度比RSA快）。接着，客户端使用RSAPublicKey加密登录帐号、口令及DESCipherVector，连同Ticket，发送到服务器并请求身份验证。登录API格式如下：
public void Login(string Ticket, string cipherLongID, string cipherPassword)；
如果验证成功，服务器将当前帐号信息、RSA钥匙、DESCipherVector等保存到会话Session[Ticket]中。
2 WebService通信安全性
2.1 加密WebService API参数
身份确认后，在客户端调用的WebService API中，必须包括参数Ticket，其它参数则均使用DESCipherVector加密。服务器端返回的消息也同样处理。例如，提交一个修改email的函数定义为：
public void ModifyEmail(string Ticket, string cipherEmai)；
2.2 客户端解密消息
客户端接收到服务器返回消息后，先做解密操作，如果成功则进入下步处理。否则抛出加密信息异常。
2.3 服务器端解密消息
服务器接收到客户提交的API请求后，首先验证Ticket的合法性，即查找Session中是否有该票据以验证客户身份。然后，解密调用参数。如果成功则进入下不操作，否则返回操作异常消息给客户端。
需要指出，如果第三方截获全部会话消息，并保留其Ticket，此时服务器端仍然认可这个第三方消息。但是，第三方不能浏览，也不能修改调用API的参数内容，此时解密参数时将抛出异常。
上面探讨了一个基于加密的WebService访问与通信安全方法，即使第三方获取消息，不能查看原始内容，也不能修改内容，保证了WebService API的安全性。
CA 也拥有一个证书（内含公钥和私钥）。网上的公众用户通过验证 CA 的签字从而信任 CA ，任何人都可以得到 CA 的证书（含公钥），用以验证它所签发的证书。如果用户想得到一份属于自己的证书，他应先向 CA 提出申请。在 CA 判明申请者的身份后，便为他分配一个公钥，并且 CA 将该公钥与申请者的身份信息绑在一起，并为之签字后，便形成证书发给申请者。如果一个用户想鉴别另一个证书的真伪，他就用 CA 的公钥对那个证书上的签字进行验证，一旦验证通过，该证书就被认为是有效的。证书实际是由证书签证机关（CA）签发的对用户的公钥的认证。证书的内容包括：电子签证机关的信息、公钥用户信息、公钥、权威机构的签字和有效期等等。目前，证书的格式和验证方法普遍遵循X.509 国际标准。加密：我们将文字转换成不能直接阅读的形式（即密文）的过程称为加密。即把我们平时看到的“http”加密成“https”来传输，这样保证了信息在传输的过程中不被窃听。目前国内可以完成这个工作的CA是GlobalSign。解密：我们将密文转换成能够直接阅读的文字（即明文）的过程称为解密。如何在电子文档上实现签名的目的呢？我们可以使用数字签名。RSA公钥体制可实现对数字信息的数字签名，方法：信息发送者用其私钥对从所传报文中提取出的特征数据（或称数字指纹）进行RSA算法操作，以保证发信人无法抵赖曾发过该信息（即不可抵赖性），同时也确保信息报文在传递过程中未被篡改（即完整性）。当信息接收者收到报文后，就可以用发送者的公钥对数字签名进行验证。在数字签名中有重要作用的数字指纹是通过一类特殊的散列函数(HASH函数) 生成的。流程：CA证书签发过程．接受的输入报文数据没有长度限制；2．对任何输入报文数据生成固定长度的摘要(数字指纹)输出；3．从报文能方便地算出摘要；4．难以对指定的摘要生成一个报文，而由该报文可以算出该指定的摘要；5．难以生成两个不同的报文具有相同的摘要。验证：收方在收到信息后用如下的步骤验证签名：1．使用自己的私钥将信息转为明文；2．使用发信方的公钥从数字签名部分得到原摘要；3．收方对您所发送的源信息进行hash运算，也产生一个摘要；4．收方比较两个摘要，如果两者相同，则可以证明信息签名者的身份。如果两摘要内容不符，会说明什么原因呢？可能对摘要进行签名所用的私钥不是签名者的私钥，这就表明信息的签名者不可信；也可能收到的信息根本就不是签名者发送的信息，信息在传输过程中已经遭到破坏或篡改。数字证书：数字证书为实现双方安全通信提供了电子认证。在因特网、公司内部网或外部网中，使用数字证书实现身份识别和电子信息加密。数字证书中含有密钥对（公钥和私钥）所有者的识别信息，通过验证识别信息的真伪实现对证书持有者身份的认证。安装方式：在很多情况下，安装CA证书并不是必要的。大多数操作系统的CA证书是默认安装的。这些默认的CA证书由GoDaddy或VeriSign等知名的商业证书颁发机构颁发。因此，如果设备需要信任不知名的或本土的证书颁发机构，只需要安装CA证书。下载和安装CA证书并没有真正的标准流程。采用的方法依赖于许多因素，如正在使用的服务器类型可作为一个证书颁发机构，证书颁发机构的配置方式以及设备上所使用的想安装CA证书的操作系统。如果Windows服务器被配置为一台证书颁发机构，通常情况下，管理员可通过一个Web界面生成并下载证书。这个Web界面的地址通常是https://<the server's FQDN>/CertSRV。该Web界面中有下载CA证书的选项。如果一台Windows PC上安装了CA证书，该证书是由证书控制台进行安装的。在Windows 8个人电脑上，可以通过本地的运行功能进入CertLM.msc，从而访问证书商店。CA证书通常安装在第三方根认证机构容器中的受信任的根证书颁发机构中。通常，如果想在移动设备上安装一个CA证书，可以将证书通过电子邮件发送到该移动设备上的邮箱账号。打开附件，证书将被安装到该设备上。[证书原理：数字证书在用户公钥后附加了用户信息及CA的签名。公钥是密钥对的一部分，另一部分是私钥。公钥公之于众，谁都可以使用。私钥只有自己知道。由公钥加密的信息只能由与之相对应的私钥解密。为确保只有某个人才能阅读自己的信件，发送者要用收件人的公钥加密信件；收件人便可用自己的私钥解密信件。同样，为证实发件人的身份，发送者要用自己的私钥对信件进行签名；收件人可使用发送者的公钥对签名进行验证，以确认发送者的身份。在线交易中您可使用数字证书验证对方身份。用数字证书加密信息，可以确保只有接收者才能解密、阅读原文，信息在传递过程中的保密性和完整性。有了数字证书网上安全才得以实现，电子邮件、在线交易和信用卡购物的安全才能得到保证。证书作用：保密性 - 只有收件人才能阅读信息。认证性 - 确认信息发送者的身份。完整性 - 信息在传递过程中不会被篡改。不可抵赖性 - 发送者不能否认已发送的信息。保证请求者与服务者的数据交换的安全性。希望对你有用和帮到你。HTTP：是互联网上应用最为广泛的一种网络协议，是一个客户端和服务器端请求和应答的标准（TCP），用于从WWW服务器传输超文本到本地浏览器的传输协议，它可以使浏览器更加高效，使网络传输减少。
HTTPS：是以安全为目标的HTTP通道，简单讲是HTTP的安全版，即HTTP下加入SSL层，HTTPS的安全基础是SSL，因此加密的详细内容就需要SSL。
HTTPS协议的主要作用可以分为两种：一种是建立一个信息安全通道，来保证数据传输的安全；另一种就是确认网站的真实性。
HTTP协议传输的数据都是未加密的，也就是明文的，因此使用HTTP协议传输隐私信息非常不安全，为了保证这些隐私数据能加密传输，于是网景公司设计了SSL（Secure Sockets Layer）协议用于对HTTP协议传输的数据进行加密，从而就诞生了HTTPS。简单来说，HTTPS协议是由SSL+HTTP协议构建的可进行加密传输、身份认证的网络协议，要比http协议安全。
HTTPS和HTTP的区别主要如下：
1、https协议需要到ca申请证书，一般免费证书较少，因而需要一定费用。
2、http是超文本传输协议，信息是明文传输，https则是具有安全性的ssl加密传输协议。
3、http和https使用的是完全不同的连接方式，用的端口也不一样，前者是80，后者是443。
4、http的连接很简单，是无状态的；HTTPS协议是由SSL+HTTP协议构建的可进行加密传输、身份认证的网络协议，比http协议安全。
我们都知道HTTPS能够加密信息，以免敏感信息被第三方获取，所以很多银行网站或电子邮箱等等安全级别较高的服务都会采用HTTPS协议。
客户端在使用HTTPS方式与Web服务器通信时有以下几个步骤，如图所示。
（1）客户使用https的URL访问Web服务器，要求与Web服务器建立SSL连接。
（2）Web服务器收到客户端请求后，会将网站的证书信息（证书中包含公钥）传送一份给客户端。
（3）客户端的浏览器与Web服务器开始协商SSL连接的安全等级，也就是信息加密的等级。
（4）客户端的浏览器根据双方同意的安全等级，建立会话密钥，然后利用网站的公钥将会话密钥加密，并传送给网站。
（5）Web服务器利用自己的私钥解密出会话密钥。
（6）Web服务器利用会话密钥加密与客户端之间的通信。
尽管HTTPS并非绝对安全，掌握根证书的机构、掌握加密算法的组织同样可以进行中间人形式的攻击，但HTTPS仍是现行架构下最安全的解决方案，主要有以下几个好处：
（1）使用HTTPS协议可认证用户和服务器，确保数据发送到正确的客户机和服务器；
（2）HTTPS协议是由SSL+HTTP协议构建的可进行加密传输、身份认证的网络协议，要比http协议安全，可防止数据在传输过程中不被窃取、改变，确保数据的完整性。
（3）HTTPS是现行架构下最安全的解决方案，虽然不是绝对安全，但它大幅增加了中间人攻击的成本。
（4）谷歌曾在2014年8月份调整搜索引擎算法，并称“比起同等HTTP网站，采用HTTPS加密的网站在搜索结果中的排名将会更高”。
虽然说HTTPS有很大的优势，但其相对来说，还是存在不足之处的：
（1）HTTPS协议握手阶段比较费时，会使页面的加载时间延长近50%，增加10%到20%的耗电；
（2）HTTPS连接缓存不如HTTP高效，会增加数据开销和功耗，甚至已有的安全措施也会因此而受到影响；
（3）SSL证书需要钱，功能越强大的证书费用越高，个人网站、小网站没有必要一般不会用。
（4）SSL证书通常需要绑定IP，不能在同一IP上绑定多个域名，IPv4资源不可能支撑这个消耗。
（5）HTTPS协议的加密范围也比较有限，在黑客攻击、拒绝服务攻击、服务器劫持等方面几乎起不到什么作用。最关键的，SSL证书的信用链体系并不安全，特别是在某些国家可以控制CA根证书的情况下，中间人攻击一样可行。
如果需要将网站从http切换到https到底该如何实现呢？
这里需要将页面中所有的链接，例如js，css，图片等等链接都由http改为https。例如：http://www.baidu.com改为https://www.baidu.com
BTW，这里虽然将http切换为了https，还是建议保留http。所以我们在切换的时候可以做http和https的兼容，具体实现方式是，去掉页面链接中的http头部，这样可以自动匹配http头和https头。例如：将http://www.baidu.com改为//www.baidu.com。然后当用户从http的入口进入访问页面时，页面就是http，如果用户是从https的入口进入访问页面，页面即使https的。
SSL介绍：
安全套接字（Secure Socket Layer，SSL）协议是Web浏览器与Web服务器之间安全交换信息的协议，提供两个基本的安全服务：鉴别与保密。
SSL是Netscape于1994年开发的，后来成为了世界上最著名的web安全机制，所有主要的浏览器都支持SSL协议。
目前有三个版本：2、3、3.1，最常用的是第3版，是1995年发布的。
在客户端与服务器间传输的数据是通过使用对称算法（如 DES 或 RC4）进行加密的。公用密钥算法（通常为 RSA）是用来获得加密密钥交换和数字签名的，此算法使用服务器的SSL数字证书中的公用密钥。有了服务器的SSL数字证书，客户端也可以验证服务器的身份。SSL 协议的版本 1 和 2 只提供服务器认证。版本 3 添加了客户端认证，此认证同时需要客户端和服务器的数字证书。
SSL协议的三个特性
① 保密：在握手协议中定义了会话密钥后，所有的消息都被加密。
② 鉴别：可选的客户端认证，和强制的服务器端认证。
③ 完整性：传送的消息包括消息完整性检查（使用MAC）。
SSL的位置
SSL介于应用层和TCP层之间。应用层数据不再直接传递给传输层，而是传递给SSL层，SSL层对从应用层收到的数据进行加密，并增加自己的SSL头。
SSL的工作原理
握手协议（Handshake protocol）
记录协议（Record protocol）
警报协议（Alert protocol）
1、握手协议
握手协议是客户机和服务器用SSL连接通信时使用的第一个子协议，握手协议包括客户机与服务器之间的一系列消息。SSL中最复杂的协议就是握手协议。该协议允许服务器和客户机相互验证，协商加密和MAC算法以及保密密钥，用来保护在SSL记录中发送的数据。握手协议是在应用程序的数据传输之前使用的。
每个握手协议包含以下3个字段
（1）Type：表示10种消息类型之一
（2）Length：表示消息长度字节数
（3）Content：与消息相关的参数
握手协议的4个阶段
1.1 建立安全能力
SSL握手的第一阶段启动逻辑连接，建立这个连接的安全能力。首先客户机向服务器发出client hello消息并等待服务器响应，随后服务器向客户机返回server hello消息，对client hello消息中的信息进行确认。
Client hello消息包括Version，Random，Session id，Cipher suite，Compression method等信息。
ClientHello 客户发送CilentHello信息，包含如下内容：
（1）客户端可以支持的SSL最高版本号
（2）一个用于生成主秘密的32字节的随机数。（等会介绍主秘密是什么）
（3）一个确定会话的会话ID。
（4）一个客户端可以支持的密码套件列表。
密码套件格式：每个套件都以“SSL”开头，紧跟着的是密钥交换算法。用“With”这个词把密钥交换算法、加密算法、散列算法分开，例如：SSL_DHE_RSA_WITH_DES_CBC_SHA, 表示把DHE_RSA(带有RSA数字签名的暂时Diffie-HellMan)定义为密钥交换算法；把DES_CBC定义为加密算法；把SHA定义为散列算法。
（5）一个客户端可以支持的压缩算法列表。
ServerHello服务器用ServerHello信息应答客户，包括下列内容
（1）一个SSL版本号。取客户端支持的最高版本号和服务端支持的最高版本号中的较低者。
（2）一个用于生成主秘密的32字节的随机数。（客户端一个、服务端一个）
（3）会话ID
（4）从客户端的密码套件列表中选择的一个密码套件
（5）从客户端的压缩方法的列表中选择的压缩方法
这个阶段之后，客户端服务端知道了下列内容：
（1）SSL版本
（2）密钥交换、信息验证和加密算法
（3）压缩方法
（4）有关密钥生成的两个随机数。
1.2 服务器鉴别与密钥交换
服务器启动SSL握手第2阶段，是本阶段所有消息的唯一发送方，客户机是所有消息的唯一接收方。该阶段分为4步：
（a）证书：服务器将数字证书和到根CA整个链发给客户端，使客户端能用服务器证书中的服务器公钥认证服务器。
（b）服务器密钥交换（可选）：这里视密钥交换算法而定
（c）证书请求：服务端可能会要求客户自身进行验证。
（d）服务器握手完成：第二阶段的结束，第三阶段开始的信号
这里重点介绍一下服务端的验证和密钥交换。这个阶段的前面的（a）证书 和（b）服务器密钥交换是基于密钥交换方法的。而在SSL中密钥交换算法有6种：无效（没有密钥交换）、RSA、匿名Diffie-Hellman、暂时Diffie-Hellman、固定Diffie-Hellman、Fortezza。
在阶段1过程客户端与服务端协商的过程中已经确定使哪种密钥交换算法。
如果协商过程中确定使用RSA交换密钥，那么过程如下图：
这个方法中，服务器在它的第一个信息中，发送了RSA加密/解密公钥证书。不过，因为预备主秘密是由客户端在下一个阶段生成并发送的，所以第二个信息是空的。注意，公钥证书会进行从服务器到客户端的验证。当服务器收到预备主秘密时，它使用私钥进行解密。服务端拥有私钥是一个证据，可以证明服务器是一个它在第一个信息发送的公钥证书中要求的实体。
其他的几种密钥交换算法这里就不介绍了。可以参考Behrouz A.Forouzan著的《密码学与网络安全》。
1.3 客户机鉴别与密钥交换：
客户机启动SSL握手第3阶段，是本阶段所有消息的唯一发送方，服务器是所有消息的唯一接收方。该阶段分为3步：
（a）证书（可选）：为了对服务器证明自身，客户要发送一个证书信息，这是可选的，在IIS中可以配置强制客户端证书认证。
（b）客户机密钥交换（Pre-master-secret）：这里客户端将预备主密钥发送给服务端，注意这里会使用服务端的公钥进行加密。
（c）证书验证（可选），对预备秘密和随机数进行签名，证明拥有（a）证书的公钥。
下面也重点介绍一下RSA方式的客户端验证和密钥交换。
这种情况，除非服务器在阶段II明确请求，否则没有证书信息。客户端密钥交换方法包括阶段II收到的由RSA公钥加密的预备主密钥。
阶段III之后，客户要有服务器进行验证，客户和服务器都知道预备主密钥。
1.4 完成
客户机启动SSL握手第4阶段，使服务器结束。该阶段分为4步，前2个消息来自客户机，后2个消息来自服务器。
1.5 密钥生成的过程
这样握手协议完成，下面看下什么是预备主密钥，主密钥是怎么生成的。为了保证信息的完整性和机密性，SSL需要有六个加密秘密：四个密钥和两个IV。为了信息的可信性，客户端需要一个密钥（HMAC），为了加密要有一个密钥，为了分组加密要一个IV，服务也是如此。SSL需要的密钥是单向的，不同于那些在其他方向的密钥。如果在一个方向上有攻击，这种攻击在其他方向是没影响的。生成过程如下：
2、记录协议
记录协议在客户机和服务器握手成功后使用，即客户机和服务器鉴别对方和确定安全信息交换使用的算法后，进入SSL记录协议，记录协议向SSL连接提供两个服务：
（1）保密性：使用握手协议定义的秘密密钥实现
（2）完整性：握手协议定义了MAC，用于保证消息完整性
记录协议的过程：
3、警报协议
客户机和服务器发现错误时，向对方发送一个警报消息。如果是致命错误，则算法立即关闭SSL连接，双方还会先删除相关的会话号，秘密和密钥。每个警报消息共2个字节，第1个字节表示错误类型，如果是警报，则值为1，如果是致命错误，则值为2；第2个字节制定实际错误类型。
欢迎分享，转载请注明来源：夏雨云
微信扫一扫
支付宝扫一扫
评论列表（0条）