在上網(wǎng)獲取信息的過(guò)程中,我們接觸最多的信息加密傳輸方式也莫過(guò)于HTTPS了。每當訪(fǎng)問(wèn)一個(gè)站點(diǎn),瀏覽器的地址欄中出現綠色圖標時(shí),意味著(zhù)該站點(diǎn)支持HTTPS信息傳輸方式。HTTPS是我們常見(jiàn)的HTTP協(xié)議與某個(gè)加密協(xié)議的混合體,也就是HTTP+S。這個(gè)S可以是TLS(安全傳輸層協(xié)議)、也可以是SSL(安全套接層),不過(guò)我更認可另一個(gè)抽象概括的說(shuō)法,HTTP+Security。
首先,HTTPS并不是這種加密技術(shù)的正式名稱(chēng),HTTPS代表的是“在TLS/SSL上實(shí)現的HTTP協(xié)議”,因此實(shí)現加密的其實(shí)是位于HTTP下面的TLS/SSL層。
我們看看TLS/SSL所實(shí)現的幾個(gè)主要機制:
1.證書(shū):通過(guò)第三方權威證書(shū)頒發(fā)機構(如VeriSign)驗證和擔保網(wǎng)站的身份,防止他人偽造網(wǎng)站身份與不知情的用戶(hù)建立加密連接。
2.密鑰交換:通過(guò)公鑰(非對稱(chēng))加密在網(wǎng)站服務(wù)器和用戶(hù)之間協(xié)商生成一個(gè)共同的會(huì )話(huà)密鑰。
3.會(huì )話(huà)加密:通過(guò)機制(2)協(xié)商的會(huì )話(huà)密鑰,用對稱(chēng)加密算法對會(huì )話(huà)的內容進(jìn)行加密。
4.消息校驗:通過(guò)消息校驗算法來(lái)防止加密信息在傳輸過(guò)程中被篡改。
通過(guò)上述機制,用戶(hù)與網(wǎng)站之間的傳輸內容受到了保護,因此能夠獲得很高的安全性。不過(guò),任何密碼學(xué)手段都不是絕對安全的,上面幾個(gè)機制中其實(shí)都存在可能的風(fēng)險:
1.證書(shū):如果有人偽造證書(shū),瀏覽器會(huì )發(fā)出警告,提示用戶(hù)該網(wǎng)站的證書(shū)可能是偽造的,應該停止訪(fǎng)問(wèn),但如果你無(wú)視瀏覽器的警告,你的會(huì )話(huà)信息就有可能被偽造者竊取。此外,如果第三方證書(shū)頒發(fā)機構遭到攻擊,攻擊者竊取了已頒發(fā)的證書(shū)密鑰,就可以偽造相應的網(wǎng)站證書(shū),完全騙過(guò)瀏覽器的安全機制,這樣的例子的確曾經(jīng)發(fā)生過(guò)。
2.密鑰交換:RSA,這是一種最普遍使用的公鑰加密算法,一般來(lái)說(shuō)安全性很高。
3.會(huì )話(huà)加密:AES-256(CBCMode),這是一種非常廣泛使用的加密算法,采用256位密鑰代表其安全性很高,如果采用128位密鑰(AES-128)則安全性就差一些。
4.消息校驗:SHA1,這是一種散列算法,SHA1的安全性比MD5要好,但如果采用SHA256則安全性會(huì )更好一些。
上面很抽象是不是,我們用“傳紙條”這個(gè)人人小時(shí)候都做過(guò)的事來(lái)形象的說(shuō)明一下。

HTTP
假設你現在正坐在教室里上課,現在你非常想和走道旁的迷人的TA說(shuō)一些話(huà),一般這個(gè)時(shí)候你會(huì )用“傳紙條”的方式來(lái)交流。而這個(gè)方式和TCP/IP協(xié)議基本的工作模式十分相像:
- 通過(guò)小動(dòng)作引起對方注意;
- 對方以多種可能的方式(注視、肢體語(yǔ)言等)回應于你;
- 你確認對方感知到你后,將紙條傳給對方;
- 對方閱讀紙條;
- 對方給予你閱讀后的反應;
怎么樣,這個(gè)流程是不是很熟悉?
如果你要傳遞紙條的TA距離你很遠怎么辦?HTTP協(xié)議就是指你在紙條上寫(xiě)明你要傳給的TA是誰(shuí),或者TA的座位在哪,接著(zhù)只需要途徑的同學(xué)拿到紙條后根據紙條上的指示依次將紙條傳過(guò)去就OK了。
這個(gè)時(shí)候問(wèn)題來(lái)了:途徑的同學(xué)完全可以觀(guān)看并知道你在紙條上寫(xiě)了什么。
這就是HTTP傳輸所面臨的問(wèn)題之一:中間人攻擊,指消息傳遞的過(guò)程中,處在傳遞路徑上的攻擊者可以嗅探或者竊聽(tīng)傳輸數據的內容。
HTTPS
HTTPS針對這個(gè)問(wèn)題,采用了“加密”的方式來(lái)解決。最著(zhù)名原始的加密方法就是對稱(chēng)加密算法了,就是雙方約定一個(gè)暗號,用什么字母替換什么字母之類(lèi)的。現在一般采用一種叫AES(高級加密算法)的對稱(chēng)算法。
對稱(chēng)加密算法既指加密和解密需要使用的密鑰key是一樣的。
AES在數學(xué)上保證了,只要你使用的key足夠長(cháng),破解幾乎是不可能的(除非光子計算機造出來(lái)了)
我們先假設在沒(méi)有密鑰key的情況下,密文是無(wú)法被破解的,然后再回到這個(gè)教室。你將用AES加密后的內容噌噌噌地寫(xiě)在了紙條上,正要傳出去的時(shí)候你突然想到,TA沒(méi)有key怎么解密內容呀,或者說(shuō),應該怎么把key給TA?
如果把key也寫(xiě)在紙條上,那么中間人照樣可以破解竊聽(tīng)紙條內容。也許在現實(shí)環(huán)境中你有其他辦法可以把key通過(guò)某種安全的渠道送到TA的手里,但是互聯(lián)網(wǎng)上的實(shí)現難度就比較大了,畢竟不管怎樣,數據都要經(jīng)過(guò)那些路由。
于是聰明的人類(lèi)發(fā)明了另一種加密算法——非對稱(chēng)加密算法。這種加密算法會(huì )生成兩個(gè)密鑰(key1和key2)。凡是key1加密的數據,key1自身不能解密,需要key2才能解密;凡事key2加密的數據,key2自身不能解密,只有key1才能解密。
目前這種算法有很多中,最常用的是RSA。其基于的數學(xué)原理是:
兩個(gè)大素數的乘積很容易算,但是用這個(gè)乘積去算出是哪兩個(gè)素數相乘就很復雜了。好在以目前的技術(shù),分解大數的素因確實(shí)比較困難,尤其是當這個(gè)大數足夠大的時(shí)候(通常使用2的10次方個(gè)二進(jìn)制位那么大),就算是超級計算機,解密也需要非常長(cháng)的時(shí)間。
現在就把這種非對稱(chēng)加密的方法應用在我們教室傳紙條的場(chǎng)景里。
你在寫(xiě)紙條內容之前先用RSA技術(shù)生成了一對密鑰k1和k2.
你把k1用明文傳了出去,路經(jīng)也許有人會(huì )截取,但是沒(méi)有用,k1加密的數據需要k2才可以破解,而k2在你自己手中。
k1傳到了目的人,目的人會(huì )去準備一個(gè)接下來(lái)準備用于對稱(chēng)加密(AES)的傳輸密鑰key,然后用收到的k1把key加密,傳給你。
你用手上的k2解出key后,全教室只有你和你的目的人擁有這個(gè)對稱(chēng)加密的key,你們倆就可以盡情聊天不怕竊聽(tīng)啦~
這里也許你會(huì )有問(wèn)題,為什么不直接用非對稱(chēng)加密來(lái)加密信息,而是加密AES的key呢?因為非對稱(chēng)加密和解密的平均消耗時(shí)間比較長(cháng),為了節省時(shí)間提高效率,我們通常只是用它來(lái)交換密鑰,而非直接傳輸數據。
然而使用非對稱(chēng)加密真的可以防范中間人攻擊嗎?雖然看上去很安全,但是實(shí)際上卻擋不住可惡的中間人攻擊。
假設你是A,你的目的地是B,現在要途徑一個(gè)惡意同學(xué)M。中間人的惡意之處在于它會(huì )偽裝成你的目標。
當你要和B完成第一次密鑰交換的時(shí)候,M把紙條扣了下來(lái),假裝自己是B并偽造了一個(gè)key,然后用你發(fā)來(lái)的k1加密了key發(fā)還給你。
你以為你和B完成了密鑰交換,實(shí)際上你是和M完成了密鑰交換。
同事M和B完成一次密鑰交換,讓B以為和A你完成了密鑰交換。
現在整體的加密流程變成了A(加密鏈接1)->M(明文)->B(加密鏈接2)的情況了,這時(shí)候M依然可以知道A和B傳輸的全部消息。
這個(gè)時(shí)候就是體現HTTPS和傳紙條的區別了。在教室里,你是和一位與你身份幾乎對等的的對象來(lái)通信;而在訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)站時(shí),對方往往是一個(gè)比較大(或者知名)的服務(wù)者,他們有充沛的資源,或許他們可以向你證明他們的合法性。
此時(shí)我們需要引入一個(gè)非常權威的第三方,一個(gè)專(zhuān)門(mén)用來(lái)認證網(wǎng)站合法性的組織,可以叫做CA(Certificate Authority)。各個(gè)網(wǎng)站服務(wù)商可以向CA申請證書(shū),使得他們在建立安全連接時(shí)可以帶上CA的簽名。而CA得安全性是由操作系統或者瀏覽器來(lái)認證的。
你的Windows、Mac、Linux、Chrome、Safari等會(huì )在安裝的時(shí)候帶上一個(gè)他們認為安全的CA證書(shū)列表,只有和你建立安全連接的網(wǎng)站帶有這些CA的簽名,操作系統和瀏覽器才會(huì )認為這個(gè)鏈接是安全的,否則就有可能遭到中間人攻擊。
一旦某個(gè)CA頒發(fā)的證書(shū)被用于的非法途徑,那么這個(gè)CA之前頒發(fā)過(guò)的所有證書(shū)都將被視為不安全的,這讓所有CA在頒發(fā)證書(shū)時(shí)都十分小心,所以CA證書(shū)在通常情況下是值得信任的。
正如聲網(wǎng)Agora.ioWebSDK考慮數據安全問(wèn)題,限制了http訪(fǎng)問(wèn)get User Media接口,只能通過(guò)https方式訪(fǎng)問(wèn)。所以會(huì )出現用http在Chrome瀏覽器(47以上版本)中訪(fǎng)問(wèn)Agora服務(wù)失敗,我該怎么辦?
AgoraWeb解決方案基于WebRTC技術(shù)建立瀏覽器間的音視頻通信,在WebRTC協(xié)議中,瀏覽器通過(guò)getUserMedia接口獲取視頻(通過(guò)攝像頭)和音頻(通過(guò)麥克風(fēng))數據,GoogleChrome是支持WebRTC的主流瀏覽器之一,在v47及以上版本,考慮到數據安全問(wèn)題,限制了http訪(fǎng)問(wèn)get User Media接口,只能通過(guò)https方式訪(fǎng)問(wèn)。除了chrome瀏覽器外,Opera瀏覽器在v34版本后也跟進(jìn)了對http的限制,Firefox暫時(shí)沒(méi)有此更新。但是考慮到https是WebRTC協(xié)議推薦的安全訪(fǎng)問(wèn)方式,建議客戶(hù)統一通過(guò)https來(lái)訪(fǎng)問(wèn)AgoraWeb服務(wù),也能兼容各瀏覽器平臺。