❶ 数字证书的签名哈希算法跟指纹算法都是指对摘要(指纹的)的编码吗
证书签名使用的算法是发布者自己规定的 使用自己的私钥对证书编码的哈希值进行加密 一般算法为md5withrsa或者sha256withrsa。哈希算法是唯一的 就是把证书编码转换为固定长度的2进制 这个过程不可逆 就是说无法通过哈希值还原证书编码。指纹算法就是哈希算法 一般都是sh1。证书认证的流程是证书所有者把证书和指纹(证书的哈希值并用私钥加密)发给用户 用户根据证书计算出一个哈希值 用公钥解密指纹得到一个哈希值 看一下两者是否相同 相同及证明证书未被篡改。算法是由所有者的私钥加密的。ca的作用是ca是可以认证一个证书链,源头就是ca 一旦你信任了这个ca 就是信任了ca发布的证书,这样你与ca发布的证书的所有者通信时可以根据证书链找到ca ca可信任了则这个发布者就是可信任的
❷ HTTPS加密原理
HTTP、HTTPS在我们日常开发中是经常会接触到的。
我们也都知道,一般 android 应用开发,在请求 API 网络接口的时候,很多使用的都是 HTTP 协议;使用浏览器打开网页,也是利用 HTTP 协议。看来 HTTP 真是使用广泛啊,但是,HTTP 是不安全的。利用网络抓包工具就可以知道传输中的内容,一览无余。比如我经常会使用 Fiddler 来抓包,搜集一些有趣的 API 接口。
那么问题来了,如何保证 HTTP 的安全性呢?基本上所有的人都会脱口而出:使用 HTTPS 协议。99.9% 的人都知道 HTTPS 会将传输的内容进行加密,但是接着问具体加密的过程和步骤,很多人就哑口无言了。
为了防止出现这种尴尬的局面,所以今天你就要好好看看这篇的内容了。以后就可以装个逼,哈哈!
先科普一下,加密算法的类型基本上分为了两种:
对称加密的意思就是说双方都有一个共同的密钥,然后通过这个密钥完成加密和解密,这种加密方式速度快,但是安全性不如非对称加密好。
举个例子,现在学霸小明这里有一道数学题的答案:123 。他想把答案传给自己一直暗恋的小红。所以他们双方在考试开考前,约定了一把密钥:456 。那么小明就把答案内容经过密钥加密,即 123 + 456 = 579 ,将 579 写在小纸条上扔给小红。如果此时别人捡到了小纸条,不知道他们是加密传输的,看到上面的 579 ,会误以为答案就是 579 ;如果是小红捡到了,她拿出密钥解密,579 - 456 = 123 ,得到了正确的答案。
这就是所谓的对称加密,加解密效率高,速度快,但是双方任何一方不小心泄露了密钥,那么任何人都可以知道传输内容了。
讲完了对称加密,我们看看啥是非对称加密。
非对称加密就是有两把密钥,公钥和私钥。私钥自己藏着,不告诉任何人;而公钥可以公开给别人。
经过了上次作弊后,小红发现了对称加密如果密钥泄露是一件可怕的事情。所以她和小明决定使用非对称加密。小红生成了一对公钥和私钥,然后把公钥公开,小明就得到了公钥。小明拿到公钥后,把答案经过公钥加密,然后传输给小红,小红再利用自己的私钥进行解密,得到答案结果。如果在这个过程中,其他人得到传输的内容,而他们只有小红公钥,是没有办法进行解密的,所以也就得不到答案,只有小红一个人可以解密。
因此,相比较对称加密而言,非对称加密安全性更高,但是加解密耗费的时间更长,速度慢。
对称加密和非对称加密的具体应用我还是深有体会的,因为所在的公司是做金融支付方面的,所以加解密基本上算是天天见了。
说完加密类型后,我们再来看看 HTTPS 。
我们先来看一个公式:
HTTPS = HTTP + SSL
从这个公式中可以看出,HTTPS 和 HTTP 就差在了 SSL 上。所以我们可以猜到,HTTPS 的加密就是在 SSL 中完成的。
所以我们的目的就是要搞懂在 SSL 中究竟干了什么见不得人的事了?
这就要从 CA 证书讲起了。CA 证书其实就是数字证书,是由 CA 机构颁发的。至于 CA 机构的权威性,那么是毋庸置疑的,所有人都是信任它的。CA 证书内一般会包含以下内容:
正好我们把客户端如何校验 CA 证书的步骤说下吧。
CA 证书中的 Hash 值,其实是用证书的私钥进行加密后的值(证书的私钥不在 CA 证书中)。然后客户端得到证书后,利用证书中的公钥去解密该 Hash 值,得到 Hash-a ;然后再利用证书内的签名 Hash 算法去生成一个 Hash-b 。最后比较 Hash-a 和 Hash-b 这两个的值。如果相等,那么证明了该证书是对的,服务端是可以被信任的;如果不相等,那么就说明该证书是错误的,可能被篡改了,浏览器会给出相关提示,无法建立起 HTTPS 连接。除此之外,还会校验 CA 证书的有效时间和域名匹配等。
接下来我们就来详细讲一下 HTTPS 中的 SSL 握手建立过程,假设现在有客户端 A 和服务器 B :
到此,SSL 握手过程就讲完了。可能上面的流程太过于复杂,我们简单地来讲:
我们可以发现,在 HTTPS 加密原理的过程中把对称加密和非对称加密都利用了起来。即利用了非对称加密安全性高的特点,又利用了对称加密速度快,效率高的好处。真的是设计得非常精妙,令人赞不绝口。
好了,HTTPS 加密原理到这就讲的差不多了,不知道电脑前的你有没有看懂呢?
如果有哪里不明白的地方,可以在底下留言交流。
bye ~~
❸ 一文弄懂关于证书,签名,ssl,android包签名机制。
所有的概念都基于一个非常重要的基础:
rsa 非对称加密算法 :
先感受下几个概念
PKI。
PKI是公钥基础设施(Public Key Infrastructure) 包括PKI策略、软硬件系统、证书机构CA、注册机构RA、证书发布系统和PKI应用等。
我们关注就俩东西: PKCS 证书机构CA 。前者是定义加密算法,签名,证书相关的各种事情采用的协议。后者可以为我们颁发权威的证书。
PKCS :
PKCS(The Public-Key Cryptography Standards )是由美国RSA数据安全公司及其合作伙伴制定的一组公钥密码学标准,其中包括证书申请、证书更新、证书作废表发布、扩展证书内容以及数字签名、数字信封的格式等方面的一系列相关协议。RSA算法可以做加密、解密、签名、验证,还有RSA的密钥对存储。这些都需要标准来规范,如何输入,如何输出,如何存储等。
PKCS。全称是公钥密码学标准, 目前共发布过 15 个标准,这些标准都是协议。总结一下 就是对加密算法,签名,证书协议的描述。下面列举一些常用的协议,这些协议在本文都会对应上。
这些协议具体的实现就体现在openssl等工具中, 以及jdk工具keytool jdk java第三方库bouncycastle。
比如用openssl 如何生成公/私钥(PKCS#1)、签名(PKCS#1 )、签名请求文件(KCS#10)、 带口令的私钥(PKCS#8)。 含私钥的证书(PKCS#12)、证书库(PKCS#12)
其中涉及到算法的基础协议PKCS#1等,由于涉及到密码学原理所以我们并不需要深究它,只要知道怎么做就可以了。
现实中我们要解决这样一种情况:
客户端和服务器之间的数据要进行加密。需要两个达成同一个对称秘钥加密才行,那么这个秘钥如何生成,并在两边都能拿到,并保证传输过程中不被泄露。 这就用到非对称加密了。 后续的传输,就能用这个 对称秘钥来加密和解密了。
还有这样一个问题:
就是客户端如何判断服务端是否是合法的服务端。这就需要服务端有个id来证明它,而这个id 就是证书,而且必须是权威机构颁发的才能算是合法的。
因为客户端即浏览器,认定证书合法的规则必须通过第三方来确认 即ca颁发的证书。否则就我可能进了一个假网站。
而这两个问题 都是ssl协议要解决的内容。
所以ssl协议做了两件事情,一是验证身份,二是协商对称秘钥,并安全的传输。 而实现这个过程的关键数据模型就是证书, 通过证书中的ca对证书的签名,实现了身份验证,通过证书中的公钥,实现对对称秘钥加密,从而实现数据保密。 其实还顺手做了一件事情就是通过解密签名比对hash,保证了数据完整性。
明白ssl协议 首先明白几个重要的概念:
证书: 顾名思义就是提供了一种在Internet上验证通信实体身份的方式,数字证书不是数字身份证,由权威公正的第三方机构,即CA(例如中国各地方的CA公司)中心签发的证书, 就是可以认定是合法身份的。客户端不需要证书。 证书是用来验证服务端的。
一般的证书都是x509格式证书,这是一种标准的证书,可以和其他证书类型互相转换。完整来说证书包含,证书的内容,包括 版本号, 证书序列号, hash算法, 发行者名称,有效期, 公钥算法,公钥,签名(证书原文以及原文hash一起签名)而这个内容以及格式 都是标准化的,即x509格式 是一种标准的格式。
签名: 就用私钥对一段数据进行加密,得到的密文。 这一段数据在证书的应用上就是 对证书原文+原文hash进行签名。
谁签的名,就是用谁的私钥进行加密。就像身份证一样, 合法的身份证我们都依据是政府签的,才不是假证, 那就是浏览器会有政府的公钥,通过校验(解密)签名,如果能够解密,就可以确定这个就是政府的签名。就对了。
hash算法 :对原始数据进行某种形式的信息提取,被提取出的信息就被称作原始数据的消息摘要。比如,MD5和SHA-1及其大量的变体。 hash算法具有不可逆性,无法从摘要中恢复出任何的原始消息。长度总是固定的。MD5算法摘要的消息有128个比特位,SHA-1算法摘要的消息最终有160比特位的输出。
ca机构: 权威证书颁发机构,浏览器存有ca的公钥,浏览器以此公钥来验证服务端证书的合法性。
证书的获取: 生成证书申请文件.csr(涉及到PKCS#10定义的规范)后向ca机构申请。 或者自己直接通过生成私钥就可以一步到位生成自签名证书。 自签名证书就是用自己的私钥来签名证书。
那么为了体现到 证书身份认证、数据完整、保密性三大特性 ,证书的简化模型可以认为包含以下两个要素:服务器公钥,ca的签名(被ca私钥加密过的证书原文+原文hash),
身份认证:
浏览器存有ca公钥,用ca公钥解密网站发给你的证书中的签名。如果能解密,说明该证书由ca颁发,证书合法。 否则浏览器就会报警告,问你是否信任这个证书,也就是这个网站。这时候的证书可以是任何人签发的,可以自己签发的。 但是中间人攻击。 完全伪造新的证书, 这就没有办法了。 所以还是信任证书的时候要谨慎。
数据完整:
如果你信任该证书的话,这时候就会用证书中的公钥去解密签名,如果是ca签发的证书,那么之前就已经通过ca的公钥去解密签名了。 然后得到证书hash,然后在浏览器重新对证书做hash,两者比对一致的话,说明证书数据没有被篡改。
保密性:
使用证书的公钥对对称秘钥加密保证传输安全,对称秘钥生成后,后续的传输会通过对称秘钥来在服务端和客户端的加解密。
那么ssl协议的具体过程就是:
4.网站接收浏览器发来的数据之后 使用自己的私钥校验签名,并对原文进行hash 与解密出的hash 做比对检查完整性。然后发送编码改变通知,服务器握手结束通知(所有内容做hash )。 发送给客户端校验。
5 客户端校验,校验成功后,之后就用 对称秘钥进行通信了。
总共的过程是 c-s-c- s-c 四次握手。
四次握手简单来说分别是:
1.请求获取证书
2.服务端返回证书,客户端验证了证书的合法性和完整性,同时生成了对称秘钥。
3.客户端把加密的 对称秘钥发给服务器。服务器检查真实性和完整性。
4.服务端返回握手结束通知,客户端再检查一次真实性和完整性。
前两次握手是明文, 后两次握手是密文。 所以都要检查身份真实性和数据完整性。
ca的作用:
ca起到一个权威中间人的角色,如果脱离了ca, 那么证书还是证书,还能加密,保证数据完整性。 但是无法应用在客户端去认定服务器身份合法这个场景下。
下面就详细说下 脱离了ca签发的证书的应用:
自签名证书:
证书如果没有权威机构的签名,就是没有权威机构给你签发身份证。 那么这时候身份认证的场景变了。
这时候的认证场景就变成了,不再是某个官方权威说了算,而是假设第一次碰到这个证书,会认为,这个证书与之捆绑的实体之间是合法的并做记录。如果当这个实体下次捆绑了另一个证书,那么就是非法的。
这种情况常用于android中安装和校验app的时候,会先假设第一次安装的是合法的应用,认定这个app证书中的公钥是合法的公钥。然后通过自签名的证书,校验签名,就能实现后续安装是否合法以及完整性。
android中的如何对app进行身份认定和不被篡改:
android系统在安装app时候会进行校验applicationId,applicationId 不同会认定为不同应用。相同应用,第二次安装会校验证书是否和之前app的证书相同,如果相同则两个包很可能来自同一个身份。 如果证书不同,也就是该包被另一个身份用自己的私钥重新签名过,就会拒绝安装。 然后通过公钥来解密签名,如果能解密,说明身份是ok的。否则拒绝安装。比对解密签名后的hash 与apk包内的cert.sf文件(该文件是apk内所有文件生成的hash文件)是否一致,如果相同则认定为没有被篡改。
android在提交应用商店的问题:
应用商店也会校验 后续的上传和第一次上传时的证书,以及类似上述的后续的一系列校验。防止合法的开发者平台被盗后,上传非法应用。
android在接入第三方sdk的问题:
接入第三方sdk 会提交applicationId 和 sha1 值。 这个sha1值就是对 证书原文的签名后的sha1,也就是证书指纹。这个证书是证书库里最初的那个证书(x509格式),而不是对apk签名后生成的证书(PKCS#7)。一般的证书签名的主体是证书原文本身,而对apk签名还额外会对apk所有文件生成的hash值文件(cert.sf)进行一次签名。
第三方平台会记录 applicationId 与sha1 的对应关系。 当有假冒app试图接入时候,由于会对app内的PKCS#7证书转换为原始的x509格式证书,重新生成sha1值,与用户提交sha1 比对, 如果相同则说明证书很可能是ok的。 因为sha1就是证书的指纹。 之后就会通过证书中的公钥来校验签名,从而最终确认身份合法性以及信息完整性。
第三方平台之所以需要用户去提交证书指纹sha1值,多了这一步,就意味着你的证书是可以更换的,一旦更换了证书,就必须提交新的指纹给我,然后我来做匹配。而应用商店没有这个功能, 一旦你的证书的私钥丢了, 那就必须重新建一个新的app。
总结来看证书的身份认定机制:
在ssl协议下,这种场景是 浏览器用于认定合法的服务器身份。 在自签名证书下,需要用户选择是否信任该证书。
在android app采用自签名证书的场景下, 证书起到了 假设第一次的证书合法,公钥合法,后续如果证书不一致或不能够完成签名校验,就是非法。
证书库:
证书库应该满足PKCS#12协议。 但是jdk提供了制作证书的工具keytool 可以生成keystore类型的证书库,后缀为jks。 keystore pk12可以通过keytool命令互相转换。
证书库是个证书的容器, 可以用来创建数字证书。 在keystore证书库中,所有的数字证书是以一条一条(采用别名alias区别)的形式存入证书库的。证书库中的证书格式为pk12,即包含私钥。 如果导出证书的话, 可以导出为x509不包含私钥的格式 或者pk12包含私钥的证书。 也可以也可以用-import参数加一个证书或证书链到信任证书。
android中一般都采用读取证书库的方式,通过证书库来创建一个证书,通过alias来区分。 所以在签名的时候,一个alias是一个证书,不同的alias是不同的证书,不要搞错了。
几个关系:
证书和非对称加密算法的关系:
证书代表一个身份的主体,包含了非对称秘钥体系中的公钥,以及用私钥对证书签名。这种组织结构,把非对称加密算法从加密的功能,拓宽到了用于身份认证,信息完整性上。这体现在了证书的作用。 本质还是利用了非对称加密算法的特性。
ssl协议和证书的关系。
因为证书解决了客户端对服务器的身份认证(自签名证书除外),同时也解决了加密,和信息完整性,所以ssl协议基于证书来实现。