Как происходит HTTPS handshake

1️⃣ Как кратко ответить

HTTPS handshake — это процесс установления защищенного соединения между клиентом и сервером. Он включает в себя обмен сертификатами, проверку подлинности, согласование алгоритмов шифрования и генерацию сессионного ключа для шифрования данных.

2️⃣ Подробное объяснение темы

HTTPS handshake — это процесс, который происходит при установлении защищенного соединения между клиентом (например, веб-браузером) и сервером. Этот процесс обеспечивает конфиденциальность и целостность данных, передаваемых по сети. Давайте разберем, как это работает шаг за шагом.

Шаги HTTPS Handshake

1. Client Hello: Клиент инициирует соединение, отправляя сообщение "Client Hello" серверу. Это сообщение содержит:

   • Версию протокола TLS, которую поддерживает клиент.
   • Список поддерживаемых алгоритмов шифрования (cipher suites).
   • Случайное число, которое будет использоваться в процессе генерации ключей.

2. Server Hello: Сервер отвечает сообщением "Server Hello", которое включает:

   • Выбранную версию протокола TLS.
   • Выбранный алгоритм шифрования из предложенных клиентом.
   • Случайное число от сервера.

3. Сертификат сервера: Сервер отправляет свой цифровой сертификат клиенту. Этот сертификат содержит открытый ключ сервера и информацию о его подлинности, подписанную доверенным центром сертификации (CA).

4. Сертификат клиента (опционально): Если сервер требует аутентификации клиента, клиент также отправляет свой сертификат.

5. Server Key Exchange (если необходимо): В некоторых случаях сервер может отправить дополнительную информацию для обмена ключами, например, если используется алгоритм шифрования, требующий этого.

6. Сервер завершает сообщение: Сервер отправляет сообщение о завершении, указывая, что его часть handshake завершена.

7. Client Key Exchange: Клиент использует открытый ключ сервера для шифрования "pre-master secret" и отправляет его серверу. Это "pre-master secret" будет использоваться для генерации сессионного ключа.

8. Генерация сессионного ключа: Оба участника (клиент и сервер) используют "pre-master secret" и случайные числа, обменянные ранее, для генерации общего сессионного ключа. Этот ключ будет использоваться для шифрования данных в течение сессии.

9. Client Finished: Клиент отправляет сообщение "Finished", зашифрованное сессионным ключом, чтобы подтвердить успешное завершение handshake.

10. Server Finished: Сервер также отправляет сообщение "Finished", зашифрованное сессионным ключом, подтверждая, что handshake завершен.

Пример кода

Пример кода для иллюстрации процесса handshake в Java может быть сложным, так как он обычно скрыт за высокоуровневыми библиотеками. Однако, использование SSLSocket в Java может дать представление о том, как это работает:

import javax.net.ssl.SSLSocket;
import javax.net.ssl.SSLSocketFactory;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintWriter;
​
public class HttpsClientExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // Создаем фабрику SSL-сокетов
        SSLSocketFactory factory = (SSLSocketFactory) SSLSocketFactory.getDefault();
​
        // Создаем SSL-сокет, подключаясь к серверу по HTTPS
        SSLSocket socket = (SSLSocket) factory.createSocket("www.example.com", 443);
​
        // Инициируем handshake
        socket.startHandshake();
​
        // Создаем поток для отправки данных на сервер
        PrintWriter out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
​
        // Создаем поток для чтения данных от сервера
        BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
​
        // Отправляем HTTP-запрос
        out.println("GET / HTTP/1.1");
        out.println("Host: www.example.com");
        out.println("Connection: Close");
        out.println();
​
        // Читаем и выводим ответ от сервера
        String inputLine;
        while ((inputLine = in.readLine()) != null) {
            System.out.println(inputLine);
        }
​
        // Закрываем потоки и сокет
        in.close();
        out.close();
        socket.close();
    }
}

• SSLSocketFactory: Используется для создания SSL-сокетов, которые поддерживают HTTPS.
• SSLSocket: Представляет собой сокет, который использует SSL/TLS для шифрования данных.
• startHandshake(): Метод, который инициирует процесс handshake.
• PrintWriter и BufferedReader: Используются для отправки и получения данных через сокет.

Зачем это нужно

HTTPS handshake необходим для установления защищенного соединения, которое обеспечивает:

• Конфиденциальность: Данные шифруются, чтобы их не могли прочитать третьи лица.
• Целостность: Гарантируется, что данные не были изменены в процессе передачи.
• Аутентификация: Удостоверяет, что клиент и сервер являются теми, за кого себя выдают.

Этот процесс является основой для безопасного обмена данными в интернете, защищая пользователей от атак и утечек данных.