Android Https 理解

冰星發表於2018-10-23
AndroidHTTP

前言

大家都知道https相比http增加的是安全性。 怎麼增加安全性呢? 就是加密和解密步驟。 下面來詳細談談對https的理解和在Android中的使用.

兩種加密

加密方式分兩種，對稱加密和非對稱加密。這兩種方式都有自己的優劣勢， https中這兩種方式都採用了。 我們約定S是服務端，C是客戶端，客戶端需要從服務端獲取資訊；

對稱加密

這種加密方式比較簡單，就是雙方都持有密匙。S和C都持有密匙， S通過密匙加密明文傳遞給C，C獲取加密後的資訊，用密匙解密資訊。優勢: 加密速度快, 劣勢: 密匙的傳遞是個問題，容易被擷取，密匙一旦被擷取後， 就能輕易破解資訊。常見的對稱加密演算法有DES、3DES、TDEA、Blowfish、RC5和IDEA。

非對稱加密

非對稱加密中，S和C端都有自己的公鑰和私鑰。公鑰是公開的，私鑰是私有的，私鑰需要保密的。 這套公鑰和私鑰的有個兩種加密解密流程：

  • 用公鑰加密的資訊，用私鑰才能解密。因為私鑰是私有的， 這種流程用於資訊的加密解密；
  • 用私鑰加密資訊，用公鑰來解密。因為公鑰是共有的，這種流程用於認證。

在https中資訊傳遞的密匙的傳遞是採用非對稱加密傳遞的.
C端需要把資訊傳遞給S端, 需要分幾步.

  1. C端請求S端，S端把自己的公鑰傳遞給C端。
  2. C用S的公鑰把資訊加密後傳遞給S. S用自己的私鑰解密獲取資訊。 常用的非對稱加密演算法有RSA、Elgamal、Rabin、D-H、ECC（橢圓曲線加密演算法）等。

問：既然對稱加密和非對稱加密都需要保密好自己的私鑰， 那有什麼區別呢？

對稱加密中，私鑰不僅需要自己知道也需要解密方知道。 這樣私鑰就有一個傳遞的流程， 這個流程就會有很大風險。 而非對稱加密只需要自己保密好自己的私鑰就好了。 公鑰大家都知道，不需要保密，就少了一個私鑰傳遞的過程。 少了很大的風險。

HTTPS通訊過程

HTTPS中的SSL/TLS協議

HTTPS = HTTP + SSL/TLS協議

SSL的全稱是Secure Sockets Layer，即安全套接層協議，是為網路通訊提供安全及資料完整性的一種安全協議。SSL協議在1994年被Netscape發明，後來各個瀏覽器均支援SSL，其最新的版本是3.0; TLS的全稱是Transport Layer Security，即安全傳輸層協議，最新版本的TLS建立在SSL 3.0協議規範之上.在理解HTTPS時候,可以把SSL和TLS看做是同一個協議。

HTTPS加密方式

HTTPS為了兼顧安全與效率，同時使用了對稱加密和非對稱加密。 資料是被對稱加密傳輸的，對稱加密過程需要客戶端的一個金鑰，為了確保能把該金鑰安全傳輸到伺服器端; 採用非對稱加密對該金鑰進行加密傳輸，總的來說，對資料進行對稱加密，對稱加密所要使用的金鑰通過非對稱加密傳輸。

HTTPS通訊流程

一個HTTPS請求實際上包含了兩次HTTP傳輸，可以細分為8步。

第一次HTTP請求:
  1. 客戶端向伺服器發起HTTPS請求，連線到伺服器的443埠。
  2. 伺服器端有一個金鑰對，即公鑰和私鑰，是用來進行非對稱加密使用的，伺服器端儲存著私鑰，不能將其洩露，公鑰可以傳送給任何人。
  3. 伺服器將自己的公鑰傳送給客戶端。
  4. 客戶端收到伺服器端的公鑰之後，會對公鑰進行檢查，驗證其合法性，如果公鑰合格，那麼客戶端會生成一個隨機值，這個隨機值就是用於進行對稱加密的金鑰，我們將該金鑰稱之為client key，即客戶端金鑰，這樣在概念上和伺服器端的金鑰容易進行區分。然後用伺服器的公鑰對客戶端金鑰進行非對稱加密，這樣客戶端金鑰就變成密文了，至此，HTTPS中的第一次HTTP請求結束。
第二次HTTP請求:
  1. 客戶端會發起HTTPS中的第二個HTTP請求，將加密之後的客戶端金鑰傳送給伺服器。
  2. 伺服器接收到客戶端發來的密文之後，會用自己的私鑰對其進行非對稱解密，解密之後的明文就是客戶端金鑰，然後用客戶端金鑰對資料進行對稱加密，這樣資料就變成了密文。
  3. 然後伺服器將加密後的密文傳送給客戶端。
  4. 客戶端收到伺服器傳送來的密文，用客戶端金鑰對其進行對稱解密，得到伺服器傳送的資料。這樣HTTPS中的第二個HTTP請求結束，整個HTTPS傳輸完成。

數字證書

為什麼需要數字證書

在https中需要證書，證書的作用是為了防止"中間人攻擊"的。 如果有個中間人M攔截客戶端請求,然後M向客戶端提供自己的公鑰，M再向服務端請求公鑰,作為"中介者" 這樣客戶端和服務端都不知道,資訊已經被攔截獲取了。這時候就需要證明服務端的公鑰是正確的.
怎麼證明呢? 就需要權威第三方機構來公正了.這個第三方機構就是CA. 也就是說CA是專門對公鑰進行認證，進行擔保的，也就是專門給公鑰做擔保的擔保公司。 全球知名的CA也就100多個，這些CA都是全球都認可的，比如VeriSign、GlobalSign等，國內知名的CA有WoSign。

數字證書怎麼起作用

不論什麼平臺，裝置的作業系統中都會內建100多個全球公認的CA，說具體點就是裝置中儲存了這些知名CA的公鑰。當客戶端接收到伺服器的數字證書的時候，會進行如下驗證：

  1. 首先客戶端會用裝置中內建的CA的公鑰嘗試解密數字證書，如果所有內建的CA的公鑰都無法解密該數字證書，說明該數字證書不是由一個全球知名的CA簽發的，這樣客戶端就無法信任該伺服器的數字證書。
  2. 如果有一個CA的公鑰能夠成功解密該數字證書，說明該數字證書就是由該CA的私鑰簽發的，因為被私鑰加密的密文只能被與其成對的公鑰解密。
  3. 除此之外，還需要檢查客戶端當前訪問的伺服器的域名是與數字證書中提供的“頒發給”這一項吻合，還要檢查數字證書是否過期等。
證書鏈

一般CA不會直接去使用自己的私鑰去簽名某網站的證書, 一般CA會簽發一個子證書, 然後用這子證書去籤網站的證書. 有可能有多個子證書. 如果父證書是可以被信任的,那麼這個子證書就是可以被信任的.

Android中HTTPS的使用

在程式碼中配置https的證書的程式碼如下:

  //配置: 
 setCertificates(builder, application.getAssets().open("xxxx.cer"));

    /**
     * 設定簽名證書
     *
     * @param builder
     * @param certificates
     */
    public void setCertificates(OkHttpClient.Builder builder, InputStream... certificates) {
        try {

            //建立X.509格式的CertificateFactory
            CertificateFactory certificateFactory = CertificateFactory.getInstance("X.509");

            // 建立一個預設型別的KeyStore，儲存我們信任的證書
            KeyStore keyStore = KeyStore.getInstance(KeyStore.getDefaultType());
            keyStore.load(null);

            //從asserts中獲取證書的流
            int index = 0;
            for (InputStream certificate : certificates) {
                String certificateAlias = Integer.toString(index++);
                //將證書ca作為信任的證書放入到keyStore中
                keyStore.setCertificateEntry(certificateAlias, certificateFactory.generateCertificate(certificate));
                try {
                    if (certificate != null)
                        certificate.close();
                } catch (IOException e) {
                    LogUtils.debugInfo("https證書錯誤1");
                }
            }

            //建立TLS型別的SSLContext物件， that uses our TrustManager
            SSLContext sslContext = SSLContext.getInstance("TLS");
            //TrustManagerFactory是用於生成TrustManager的，我們建立一個預設型別的TrustManagerFactory
            TrustManagerFactory trustManagerFactory = TrustManagerFactory.getInstance(TrustManagerFactory.getDefaultAlgorithm());
            trustManagerFactory.init(keyStore);
            sslContext.init(null, trustManagerFactory.getTrustManagers(), new SecureRandom());

            //配置到OkHttpClient 或者
            builder.sslSocketFactory(sslContext.getSocketFactory());
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            LogUtils.debugInfo("https證書錯誤2");
        }
    }
複製程式碼

需要注意的是,如果自定義X509TrustManager的時候一定要複寫其中三個重要的方法, 如下錯誤的程式碼:

TrustManager tm = new X509TrustManager() {
    public void checkClientTrusted(X509Certificate[] chain, String authType)
            throws CertificateException {
              //do nothing，接受任意客戶端證書
    }

    public void checkServerTrusted(X509Certificate[] chain, String authType)
            throws CertificateException {
              //do nothing，接受任意服務端證書
    }

    public X509Certificate[] getAcceptedIssuers() {
        return null;
    }
};

sslContext.init(null, new TrustManager[] { tm }, null);
複製程式碼

正確的做法:

new X509TrustManager() {
              @Override
              public void checkClientTrusted(X509Certificate[] chain,
                      String authType)
                      throws CertificateException {

              }

              @Override
              public void checkServerTrusted(X509Certificate[] chain,
                      String authType)
                      throws CertificateException {
                  for (X509Certificate cert : chain) {

                      // Make sure that it hasn't expired.
                      cert.checkValidity();

                      // Verify the certificate's public key chain.
                      // ca是通過證書流獲取的證書
                      try {
                          cert.verify(((X509Certificate) ca).getPublicKey());
                      } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
                          e.printStackTrace();
                      } catch (InvalidKeyException e) {
                          e.printStackTrace();
                      } catch (NoSuchProviderException e) {
                          e.printStackTrace();
                      } catch (SignatureException e) {
                          e.printStackTrace();
                      }
                  }
              }

              @Override
              public X509Certificate[] getAcceptedIssuers() {
                  return new X509Certificate[0];
              }
          }
  }

複製程式碼

總結:

本文中分析總結了https的加密流程和在Android中的用法. 希望對大家有所幫助.

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