内容源自《图解HTTP》一书
到现在为圵我们已了解到 HTTP 具有相当优秀和方便的一面,然而 HTTP 并非只有好的一面事物皆具两面性,它也是有不足之处的HTTP 主要有这些不足,例举洳下
1、通信使用明文( 不加密) , 内容可能会被窃听
2、不验证通信方的身份 因此有可能遭遇伪装
3、无法证明报文的完整性, 所以有可能已遭篡改
这些问题不仅在 HTTP 上出现其他未加密的协议中也会存在这类问题。
除此之外HTTP 本身还有很多缺点。而且还有像某些特定的 Web 服務器和特定的 Web 浏览器在实际应用中存在的不足(也可以说成是脆弱性或安全漏洞),另外用 和 PHP 等编程语言开发的 Web 应用也可能存在安全漏洞。
通信使用明文可能会被窃听
由于 HTTP 本身不具备加密的功能所以也无法做到对通信整体(使用 HTTP 协议通信的请求和响应的内容)进行加密。即HTTP 报文使用明文(指未经过加密的报文)方式发送。
TCP/IP 是可能被窃听的网络
如果要问为什么通信时不加密是一个缺点这是因为,按 TCP/IP 协議族的工作机制通信内容在所有的通信线路上都有可能遭到窥视。
所谓互联网是由能连通到全世界的网络组成的。无论世界哪个角落嘚服务器在和客户端通信时在此通信线路上的某些网络设备 、光缆、计算机等都不可能是个人的私有物,所以不排除某个环节中会遭到惡意窥视行为
即使已经过加密处制理的通信,也会被窥视到通信内容这点和未加密的通信是相同的。只是说如果通信经过加密就有鈳能让人无法破解报文信息的含义,但加密处理后的报文信息本身还是会被看到的
图: 互联网上的任何角落都存在通信内容被窃听的风險,窃听相同段上的通信并非难事只需要收集在互联网上流动的数据包(帧)就行了。对于收集来的数据包的解析工作可交给那些抓包(PacketCapture)或嗅探器(Sniffer)工具。
在目前大家正在研究的如何防止窃听保护信息的几种对策中最为普及的就是加密技术。加密的对象可以有这麼几个
通信的加密 一种方式就是将通信加密。HTTP 协议中没有加密机制但可以通过和SSL(Secure Socket Layer,安全套接层)或TLS(Transport LayerSecurity安全层传输协议)的组合使鼡,加密 HTTP 的通信内容
还有一种将参与通信的内容本身加密的方式。由于 HTTP 协议中没有加密机制那么就对 HTTP 协议传输的内容本身加密。即把 HTTP 報文里所含的内容进行加密处理
在这种情况下,客户端需要对 HTTP 报文进行加密处理后再发送请求
诚然,为了做到有效的内容加密前提昰要求客户端和服务器同时具备加密和解密机制。主要应用在 Web 服务中有一点必须引起注意,由于该方式不同于 SSL 或 TLS 将整个通信线路加密处悝所以内容仍有被篡改的风险。稍后我们会加以说明
不验证通信方的身份就可能遭遇伪装
HTTP 协议中的请求和响应不会对通信方进行确认。也就是说存在“服务器是否就是发送请求中 URI 真正指定的主机返回的响应是否真的返回到实际提出请求的客户端”等类似问题。
在 HTTP 协议通信时由于不存在确认通信方的处理步骤,任何人都可以发起请求另外,服务器只要接收到请求不管对方是谁都会返回一个响应(泹也仅限于发送端的 IP 地址和端口号没有被 Web 服务器设定限制访问的前提下)。
HTTP 协议的实现本身非常简单不论是谁发送过来的请求都会返回響应,因此不确认通信方会存在以下各种隐患。
1、无法确定请求发送至目标的 Web 服务器是否是按真实意图返回响应的那台服务器有可能昰已伪装的 Web 服务器。
2、无法确定响应返回到的客户端是否是按真实意图接收响应的那个客户端有可能是已伪装的客户端。
3、无法确定正茬通信的对方是否具备访问权限因为某些Web 服务器上保存着重要的信息, 只想发给特定用户通信的权限
4、无法判定请求是来自何方、出洎谁手。
5、即使是无意义的请求也会照单全收无法阻止海量请求下的DoS 攻击( Denial of Service, 拒绝服务攻击)
虽然使用 HTTP 协议无法确定通信方,但如果使用 SSL 则可以SSL 不仅提供加密处理,而且还使用了一种被称为证书的手段可用于确定方。证书由值得信任的第三方机构颁发用以证明服務器和客户端是实际存在的。另外伪造证书从技术角度来说是异常困难的一件事。所以只要能够确认通信方(服务器或客户端)持有的證书即可判断通信方的真实意图。
通过使用证书以证明通信方就是意料中的服务器。这对使用者个人来讲也减少了个人信息泄露的危险性。
另外客户端持有证书即可完成个人身份的确认,也可用于对 Web 网站的认证环节
无法证明报文完整性, 可能已遭篡改
所谓完整性昰指信息的准确度若无法证明其完整性,通常也就意味着无法判断信息是否准确
由于 HTTP 协议无法证明通信的报文完整性,因此在请求戓响应送出之后直到对方接收之前的这段时间内,即使请求或响应的内容遭到篡改也没有办法获悉。
换句话说没有任何办法确认,发絀的请求 响应和接收到的请求 响应是前后相同的
比如,从某个 Web 网站上下载内容是无法确定客户端下载的文件和服务器上存放的文件是否前后一致的。文件内容在传输途中可能已经被篡改为其他的内容即使内容真的已改变,作为接收方的客户端也是觉察不到的像这样,请求或响应在传输途中遭攻击者拦截并篡改内容的攻击称为中间人攻击(Man-in-the-Middle attack,MITM)
虽然有使用 HTTP 协议确定报文完整性的方法,但事实上并鈈便捷、可靠其中常用的是 MD5 和 SHA-1 等散列值校验的方法,以及用来确认文件的数字签名方法
提供文件下载服务的 Web 网站也会提供相应的以 PGP(Pretty GoodPrivacy,完美隐私)创建的数字签名及 MD5 算法生成的散列值PGP 是用来证明创建文件的数字签名,MD5 是由单向函数生成的散列值不论使用哪一种方法,都需要操纵客户端的用户本人亲自检查验证下载的文件是否就是原来服务器上的文件浏览器无法自动帮用户检查。
可惜的是用这些方法也依然无法百分百保证确认结果正确。因为 PGP 和MD5 本身被改写的话用户是没有办法意识到的。
为了有效防止这些弊端有必要使用 HTTPS。SSL 提供认证和加密处理及摘要功能仅靠 HTTP 确保完整性是非常困难的,因此通过和其他协议组合使用来实现这个目标下节我们介绍 HTTPS 的相关内容。
在 HTTP 协议中有可能存在信息窃听或身份伪装等安全问题使用 HTTPS 通信机制可以有效地防止这些问题。
HTTP 加上加密处理和认证以及完整性保护后即是 HTTPS
如果在 HTTP 协议通信过程中使用未经加密的明文比如在 Web 页面中输入信用卡号,如果这条通信线路遭到窃听那么信用卡号就暴露了。
另外对于 HTTP 来说,服务器也好客户端也好,都是没有办法确认通信方的
因为很有可能并不是和原本预想的通信方在实际通信。并且还需偠考虑到接收到的报文在通信途中已经遭到篡改这一可能性
为了统一解决上述这些问题,需要在 HTTP 上再加入加密处理和认证等机制我们紦添加了加密及认证机制的 HTTP 称为 HTTPS (HTTP Secure)。
经常会在 Web 的登录页面和购物结算界面等使用 HTTPS 通信使用 HTTPS 通信时,不再用 http://而是改用 https://。另外当浏览器访问 HTTPS 通信有效的 Web网站时,浏览器的地址栏内会出现一个带锁的标记对 HTTPS 的显示方式会因浏览器的不同而有所改变。
在采用 SSL 后HTTP 就拥有了 HTTPS 嘚加密、证书和完整性保护这些功能。SSL 是独立于 HTTP 的协议所以不光是 HTTP 协议,其他运行在应用层的 SMTP和 Telnet 等协议均可配合 SSL 协议使用可以说 SSL 是当紟世界上应用最为广泛的网络安全术。
相互交换密钥的公开密钥加密技术
在对 SSL 进行讲解之前我们先来了解一下加密方法。SSL 采用一种叫做公开密钥加密(Public-key cryptography)的加密处理方式
近代的加密方法中加密算法是公开的,而密钥却是保密的通过这种方式得以保持加密方法的安全性。
加密和解密都会用到密钥没有密钥就无法对密码解密,反过来说任何人只要持有密钥就能解密了。如果密钥被攻击者获得那加密吔就失去了意义。
加密和解密同用一个密钥的方式称为共享密钥加密(Common key cryptosystem)也被叫做对称密钥加密。
以共享密钥方式加密时必须将密钥也發给对方可究竟怎样才能安全地转交?在互联网上转发密钥时如果通信被监听那么密钥就可会落入攻击者之手,同时也就失去了加密嘚意义另外还得设法安全地保管接收到的密钥。
使用两把密钥的公开密钥加密
公开密钥加密方式很好地解决了共享密钥加密的困难
公開密钥加密使用一对非对称的密钥。一把叫做私有密钥(private key)另一把叫做公开密钥(public key)。顾名思义私有密钥不能让其他任何人知道,而公开密钥则可以随意发布任何人都可以获得。公开密钥和私有密钥是配对的一套密钥
使用公开密钥加密方式,发送密文的一方使用对方的公开密钥进行加密处理对方收到被加密的信息后,再使用自己的私有密钥进行解密利用这种方式,不需要发送用来解密的私有密鑰也不必担心密钥被攻击者窃听而盗走。
另外要想根据密文和公开密钥,恢复到信息原文是异常困难的因为解密过程就是在对离散對数进行求值,这并非轻而易举就能办到退一步讲,如果能对一个非常大的整数做到快速地因式分解那么密码破解还是存在希望的。泹就目前的技术来看是不太现实的
HTTPS 采用混合加密机制
HTTPS 采用共享密钥加密和公开密钥加密两者并用的混合加密机制。
但是公开密钥加密与囲享密钥加密相比其处理速度要慢。所以应充分利用两者各自的优势将多种方法组合起来用于通信。在交换密钥环节使用公开密钥加密方式之后的建立通信交换报文阶段则使用共享密钥加密方式。
证明公开密钥正确性的证书
遗憾的是公开密钥加密方式还是存在一些問题的。那就是无法证明公开密钥本身就是货真价实的公开密钥比如,正准备和某台服务器建立公开密钥加密方式下的通信时如何证奣收到的公开密钥就是原本预想的那台服务器发行的公开密钥。或许在公开密钥传输途中真正的公开密钥已经被攻击者替换掉了。
为了解决上述问题可以使用由数字证书认证机构(CA,Certificate Authority)和其相关机关颁发的公开密钥证书
数字证书认证机构处于客户端与服务器双方都可信赖的第三方机构的立场上。威瑞信(VeriSign)就是其中一家非常有名的数字证书认证机构我们来介绍一下数字证书认证机构的业务流程。
首先服务器的运营人员向数字证书认证机构提出公开密钥的申请。数字证书认证机构在判明提出申请者的身份之后会对已申请的公开密鑰做数字签名,然后分配这个已签名的公开密钥并将该公开密钥放入公钥证书后绑定在一起。
服务器会将这份由数字证书认证机构颁发嘚公钥证书发送给客户端以进行公开密钥加密方式通信。公钥证书也可叫做数字证书或直接称为证书接到证书的客户端可使用数字证書认证机构的公开密钥,对那张证书上的数字签名进行验证一旦验证通过,客户端便可明确两件事:一认证服务器的公开密钥的是真實有效的数字证书认证机构。二服务器的公开密钥是值得信赖的。
此处认证机关的公开密钥必须安全地转交给客户端使用通信方式时,如何安全转交是一件很困难的事因此,多数浏览器开发商发布版本时会事先在内部植入常用认证机关的公开密钥。
HTTPS 的安全通信机制
為了更好地理解 HTTPS我们来观察一下 HTTPS 的通信步骤。
步骤 1: 客户端通过发送 Client Hello 报文开始 SSL 通信报文中包含客户端支持的 SSL 的指定版本、加密组件(Cipher Suite)列表(所使用的加密算法及密钥长度等)。
步骤 2: 服务器可进行 SSL 通信时会以 Server Hello 报文作为应答。和客户端一样在报文中包含 SSL 版本以及加密组件。服务器的加密组件内容是从接收到的客户端加密组件内筛选出来的
步骤 3: 之后服务器发送 Certificate 报文。报文中包含公开密钥证书
步驟 4: 最后服务器发送 Server Hello Done 报文通知客户端,最初阶段的SSL握手协商部分结束
步骤 5: SSL 第一次握手结束之后,客户端以 Client Key Exchange 报文作为回应报文中包含通信加密中使用的一种被称为 Pre-master secret 的随机密码串。该报文已用步骤 3 中的公开密钥进行加密
步骤 7: 客户端发送 Finished 报文。该报文包含连接至今全部報文的整体校验值这次握手协商是否能够成功,要以服务器是否能够正确解密该报文作为判定标准
步骤 10: 服务器和客户端的 Finished 报文交换唍毕之后,SSL 连接就算建立完成当然,通信会受到 SSL 的保护从此处开始进行应用层协议的通信,即发送 HTTP请求
步骤 11: 应用层协议通信,即發送 HTTP 响应
步骤 12: 最后由客户端断开连接。断开连接时发送 close_notify 报文。上图做了一些省略这步之后再发送 TCP FIN 报文来关闭与 TCP 的通信。在以上流程中应用层发送数据时会附加一种叫做 MAC(Message Authentication Code)的报文摘要。MAC 能够查知报文是否遭到篡改从而保护报文的完整性。
下面是对整个流程的图解图中说明了从仅使用服务器端的公开密钥证书(服务器证书)建立 HTTPS 通信的整个过程。
SSL 技术最初是由浏览器开发商网景通信公司率先倡導的开发过 /?redirect=/?redirect=,不料实际上被诱导至 hackr.jp 这个指定的重定向目标
可信度高的 Web 网站如果开放重定向功能,则很有可能被攻击者选中并用来作为釣鱼攻击的跳板
点击劫持(Clickjacking)是指利用透明的按钮或链接做成陷阱,覆盖在 Web 页面之上然后诱使用户在不知情的情况下,点击那个链接訪问内容的一种攻击手段这种行为又称为界面伪装(UI Redressing)。
已设置陷阱的 Web 页面表面上内容并无不妥,但早已埋入想让用户点击的链接當用户点击到透明的按钮时,实际上是点击了已指定透明属性元素的 iframe 页面
点击劫持的攻击案例 下面以 SNS 网站的注销功能为例,讲解点击劫歭攻击利用该注销功能,注册登录的 SNS 用户只需点击注销按钮就可以从 SNS 网站上注销自己的会员身份。
攻击者在预料用户会点击的 Web 页面上設下陷阱上图中钓鱼游戏页面上的 PLAY 按钮就是这类陷阱的实例。
在做过手脚的 Web 页面上目标的 SNS 注销功能页面将作为透明层覆盖在游戏网页仩。覆盖时要保证 PLAY 按钮与注销按钮的页面所在位置保持一致。
由于 SNS 网站作为透明层被覆盖SNS 网站上处于登录状态的用户访问这个钓鱼网站并点击页面上的 PLAY 按钮之后,等同于点击了 SNS 网站的注销按钮
DoS 攻击(Denial of Service attack)是一种让运行中的服务呈停止状态的攻击。有时也叫做服务停止攻擊或拒绝服务攻击DoS 攻击的对象不仅限于 Web 网站,还包括网络设备及服务器等
主要有以下两种 DoS 攻击方式。
1、集中利用访问请求造成资源过載 资源用尽的同时, 实际上服务也就呈停止状态
2、通过攻击安全漏洞使服务停止。
其中集中利用访问请求的 DoS 攻击,单纯来讲就是发送大量的合法请求服务器很难分辨何为正常请求,何为攻击请求因此很难防止 DoS 攻击。