问题

不用 https 自己实现对 http请求的内容的 rsa 加密,这样足够安全吗?

回答
朋友,你这个问题很有意思,也触及到了一个在早期网络通信中大家普遍关心的问题:如何在不依赖HTTPS的情况下,自己动手用RSA来加密HTTP请求的内容?这就像是想用自己的锁来保险箱,而不是用银行提供的标准锁。

咱们就掰开了揉碎了聊聊,看看这样做到底够不够“安全”,以及其中的门道。

RSA加密的基本原理:一把神奇的锁

首先,咱们得明白RSA是个什么玩意儿。RSA是一种非对称加密算法,你可以把它想象成一种特殊的“锁”和“钥匙”的组合。

公钥(Public Key): 这就像一个你可以公开给任何人的“锁”。任何人都可以用这个锁来“锁住”信息,也就是加密。
私钥(Private Key): 这就是配套的“钥匙”。只有持有这把私钥的人,才能“解锁”信息,也就是解密。

RSA的厉害之处在于,你不能通过公钥反推出私钥。也就是说,别人拿到了你的“锁”,但他永远也打不开你的“锁箱”。

用RSA加密HTTP请求内容:怎么操作?

在你设想的场景下,大致的流程会是这样的:

1. 服务端准备:
服务端会生成一对RSA密钥:一个公钥和一个私钥。
服务端将自己的公钥发布出去,比如放在一个大家都知道的地方(或者在客户端首次连接时发送过去)。
服务端妥善保管自己的私钥,绝不外泄。

2. 客户端发起请求:
客户端想要发送一个包含敏感信息(比如登录密码、支付信息等)的HTTP请求到服务端。
客户端从某个地方获取到服务端的公钥。
客户端用服务端的公钥来加密想要发送的敏感数据(比如用户输入的密码)。
客户端将加密后的数据作为HTTP请求的body(或者某个特定参数)发送给服务端。

3. 服务端解密:
服务端收到客户端的HTTP请求。
服务端使用自己私有的私钥来解密请求中的加密数据。
解密成功后,服务端就能获取到原始的敏感信息,并进行后续处理。

这种“自己动手”的RSA加密,到底够不够安全?

好,现在进入正题:这样够不够安全?

答案是:它能提供一定程度的内容加密,但在很多方面,它远不如HTTPS来得全面和稳妥,甚至存在一些非常严峻的挑战,很可能不足以满足“足够安全”的标准。

咱们来逐一分析一下它为什么会有这些局限性:

1. 密钥管理和分发:这是一个巨大的坑!

怎么让客户端拿到正确的公钥? 这是最最关键也最最容易出问题的地方。
问题1:中间人攻击(ManintheMiddle Attack, MitM)。 想象一下,客户端想要给服务端发送信息,它需要服务端的公钥。如果攻击者能够拦截这个通信过程,他可以假冒服务端,向客户端发送攻击者自己的公钥。客户端傻傻地用攻击者的公钥加密了信息,然后发送给攻击者。攻击者就能用自己的私钥解密,拿到明文信息。更进一步,攻击者还可以用真正的服务端公钥加密这些信息,再转发给服务端,整个过程他都能监视和篡改。
HTTPS的解决方案: HTTPS通过SSL/TLS证书来解决这个问题。客户端在与服务端建立连接时,服务端会出示一个由权威的证书颁发机构(CA)签发的数字证书,其中包含了服务端的公钥。客户端的操作系统或浏览器会内置一套信任的CA列表,它会验证这个证书是否由可信的CA签发,并检查证书是否确实属于它声称的服务端。如果证书有问题,客户端会发出警告。
你手动实现的话,如何保证客户端拿到的是“真”的公钥,而不是一个伪造的?
你可能说:“我把公钥放在我的网站首页公开下载啊!” 这还是容易被MitM攻击,因为攻击者可以篡改你首页的内容,提供假的公钥。
“我硬编码到客户端App里!” 这听起来好一点,但也有问题:
更新麻烦: 如果服务端需要更换公钥(比如私钥泄露了,或者算法升级),你就得更新所有客户端App,这几乎是不可能的。
App本身的安全: 如果攻击者能控制或者逆向工程你的App,他就能拿到你硬编码的公钥,甚至直接替换成自己的公钥。
总结: 没有一个标准、可信的机制来分发公钥,就意味着你无法保证客户端使用的是真正的服务端公钥。

2. 仅加密“内容”,而忽略了其他信息

HTTP请求的元数据: 一个HTTP请求不仅仅是body里的内容,还有很多其他信息,比如:
请求的URL(即使你加密了body,URL里可能也包含敏感信息,比如`GET /api/users?id=123&role=admin`)。
请求头(Headers),比如`UserAgent`、`Referer`、`Cookie`(即使你加密了body,Cookie里可能也包含会话ID等敏感信息,攻击者截获了会话ID,仍然可以冒充用户)。
请求方法(GET, POST等)。
通信的源IP和目标IP。
HTTPS的解决方案: HTTPS加密的是整个TCP连接的通信内容,包括HTTP的请求头、请求体、URL(大部分)、查询参数等,以及TCP层的元数据。这意味着,即使攻击者看到你访问了一个URL,他也看不到URL中具体的值,更看不到请求体里的任何东西。
你手动实现的话,URL、请求头里的敏感信息暴露无遗。 攻击者仍然能知道你在访问哪个页面、用什么浏览器、可能来自哪个设备,甚至通过URL中的参数推断出一些信息。

3. 身份验证的缺失

HTTPS的解决方案: HTTPS不仅提供加密,还提供身份验证。通过SSL/TLS证书,客户端可以(在许多情况下)验证服务端的身份,确保自己连接的是真正想要连接的服务。
你手动实现的话: 如果你仅仅用RSA加密了HTTP body,服务端并不知道这个请求究竟来自谁。虽然可以通过IP地址、Cookie等方式进行身份识别,但这些都不是加密通信本身提供的。如果MitM攻击成功,客户端甚至可能在不知情的情况下与攻击者通信。

4. RSA加密本身的性能问题

RSA的速度: RSA是一种计算量相对较大的加密算法,尤其是在加密大量数据时,效率不高。通常,人们会使用RSA来加密一个对称密钥(比如AES密钥),然后用这个对称密钥去加密实际的大量数据。
你的实现: 如果你用RSA直接加密HTTP body,并且body很大,这会非常慢,影响用户体验。虽然这不直接是“安全”问题,但会影响可用性。

5. 易用性和标准化

HTTPS: HTTPS是互联网的标准,浏览器和服务器都原生支持。开发者无需操心复杂的加密细节,只需配置证书即可。
你的实现: 你需要自己开发客户端和服务端的加密/解密逻辑,处理密钥的生成、存储、分发,以及与HTTP请求的整合。这会引入大量的开发工作和潜在的bug。

6. 密码学实现的复杂性

正确的实现: 密码学是一门非常精深的学科。要正确实现RSA加密,你需要考虑很多细节,比如:
填充(Padding)机制: 比如PKCS1 v1.5或OAEP,这能防止多种攻击(如选择密文攻击)。如果填充不正确,即使算法本身没问题,整个加密也是不安全的。
密钥长度: 2048位或更长是当前的标准,以提供足够的安全性。
随机数生成: 加密过程需要高质量的随机数。
你的实现: 如果你自己从零开始实现这些细节,出错的几率非常高。很多看似微小的疏忽,都可能导致整个加密体系被攻破。

那么,有没有一种“折衷”或者“更聪明”的办法,在没有HTTPS的情况下实现加密?

有的,这其实就是TLS/SSL握手所做的事情,只不过是通过HTTP来“模拟”。

更合理(但依然不理想)的思路是:

1. 客户端发起请求,请求服务端公钥。
2. 服务端响应,发送自己的公钥(假设客户端已经信任了它)。
3. 客户端生成一个临时的对称密钥(比如AES的密钥)。
4. 客户端用服务端的公钥加密这个对称密钥,然后发送给服务端。
5. 服务端用自己的私钥解密,得到对称密钥。
6. 之后,客户端和服务器都使用这个对称密钥来加密和解密后续的HTTP请求/响应内容。

这种方式称为“混合加密”,效率比纯RSA高得多,也更安全,因为它解决了密钥分发问题(只有密钥本身被RSA加密)。

但是,即便是这种混合加密,你仍然需要解决“如何获取到服务端真实公钥”这个核心问题。 如果没有一个可信的机制来验证这个公钥,你依然容易受到MitM攻击。

结论:为什么HTTPS仍然是标准?

简单来说,你“自己动手”用RSA加密HTTP内容,本质上是在尝试重新发明轮子,而且很难造出一个能媲美HTTPS的轮子。

HTTPS能够提供:

端到端的机密性(Confidentiality): 阻止窃听者看到通信内容。
端到端的完整性(Integrity): 阻止攻击者篡改通信内容。
端到端的身份验证(Authentication): 确保你连接的是你想要连接的服务器。

而你仅仅用RSA加密HTTP body,顶多只能实现一部分机密性,但完整性和身份验证都基本缺失,并且密钥分发问题非常突出。

在如今的网络环境下,如果你的应用需要处理任何敏感信息,并且希望通信是安全的,那么强制使用HTTPS是唯一现实且可靠的解决方案。 HTTPS背后是经过无数安全专家审查和实践检验的标准协议,它解决了很多密码学和网络通信中的复杂问题。

与其花费大量精力去“自己实现”一套不完善的加密机制,不如把精力放在如何正确配置和使用HTTPS上,比如使用Let's Encrypt免费获取证书,并确保所有通信都强制跳转到HTTPS。这才是“足够安全”的正确方向。

希望这些分析能帮助你理解其中的细节!

网友意见

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非常津津有味且认真地读了这个问题下面很多朋友的回答与讨论,感觉基本上算是把https重新造了遍轮子,接近于拼凑成https诞生史了。

不过,值得庆幸的是,提问者并没有想从加密算法这个层次上来新造轮子(ε=ε=ε=┏(゜ロ゜;)┛

“不用 https 自己实现对 http请求的内容的 rsa 加密,这样足够安全吗?”

单从安全性上来讲,这个也并不是足够安全的。

首先,你需要再造一个类似于浏览器的独立应用程序和http server。因为JavaScript即使是经过混淆,其安全性也是脆弱不堪的,如果你用JS本身来执行加解密算法,而非浏览器原生支持的https的话,那么安全性自然下降很多。因此,你最好重造一个独立的浏览器,来预防可能会遭遇到的各类注入攻击和恶意修改行为,以及同步进行数据的加解密。

其次的话,你在题目中只提到了一个RSA算法,但RSA无论是加密还是解密[1],一般都是要比同长度的AES慢很多的,还会遇到的一个问题在于,你用什么方式来传递通信双方RSA的公钥呢?

为了解决性能问题,你可能会想到选取对称加密算法,诸如AES,DES等,但你还是没有解决一个问题,那就是密钥该怎么传输?

首先应该否决掉的,就是密钥通过明文方式来传输。那么接下来,就很容易再造SSL/TLS轮子了,即先用RSA来加密对称算法的密钥,然后通信双方再通过对称算法密钥来进行大量的信息传输工作。

完成上述步骤之后,事情开始有所好转,对称加密算法的密钥安全问题得到了解决,通信双方的数据安全问题也得到了解决,甚至性能问题同样得到了解决。

但还有一个棘手的问题紧接着就来了,你如何保证数据传输通道的安全性?如何避免中间人截取数据来进行攻击?

如果在沟通建立之初的三次握手阶段遭遇到了中间人攻击,那么攻击者将截获服务器的公钥以及通信双方用于加密数据的对称密钥,到了这一步,之后双方的所有明文通信数据在攻击者面前都将一览无余。

到这里,你可能就需要再造一次CA证书轮子了,通过内置于操作系统当中的根证书以及由层层信任关系组成的CA证书体系,来防范中间人攻击的发生。同样的,这里也要依赖于你的浏览器系统,否则利用javascript会导致前功尽弃的。

前面我在谈整个流程的时候,一直说的都是“对称加密算法的密钥”和“非对称密钥”,但这两者究竟是什么呢?

对称算法可以是DES、AES和RC5等,非对称密钥也可以是RSA、Elgamal和ECC等。再扩展开来讲,数据的完整性校验可以使用MD5,SHA-1等,你重新造的SSL/TLS轮子和CA证书体系,也都需要使用者的协商和认可,保证兼容性问题和共识问题,否则便只能自己和自己玩了。

以上谈到了一些安全问题和共识问题,可能还有更多的问题,当我们把这些问题都想清楚的时候,那么https协议的高明之处也就显现出来了,同样也就可以被各位重新造轮子出来了。

参考

  1. ^ https://security.stackexchange.com/questions/57205/why-is-rsa-decryption-slow
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密码学课的教授第一节课就强调了这一点

在已经有广泛应用的加密算法的实现的时候,千万不要自己尝试实现加密算法,因为自己的实现一定是有安全漏洞的。

具体来说,有https, OpenSSL这些现有的加密技术的时候,自己实现的加密算法至多和现有的技术一样安全。原因是,广泛使用且公开的加密算法及其实现,是经历过全世界用户、黑客千锤百炼过的。能被发现的安全漏洞都已经被发现并修复了。剩下的是那种非常隐蔽的,同时也不太容易被利用的安全漏洞。而自己的实现没有经过这些测试,无法保证安全性。

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