Как работает последовательность handshake при HTTPS-соединении?

HTTPS (Hypertext Transfer Protocol Secure) — это расширение HTTP, которое добавляет уровень безопасности с помощью протоколов SSL/TLS. Важным аспектом HTTPS является процесс установления защищенного соединения, известный как " handshake" (рукопожатие). Давайте подробно рассмотрим, как работает этот процесс, шаг за шагом.

Шаги процесса Handshake

1. Клиентское приветствие (Client Hello):
   • Клиент (например, ваш веб-браузер) отправляет серверу сообщение "Client Hello". Это сообщение включает:
     • Версию TLS, поддерживаемую клиентом (например, TLS 1.2 или TLS 1.3).
     • Список криптографических алгоритмов (шифров), которые клиент поддерживает.
     • Случайное число (random nonce) для использования в дальнейших вычислениях.

   Client Hello
   Version: TLS 1.2
   Cipher Suites: [TLS_RSA_WITH_AES_256_CBC_SHA, ...]
   Random: [сгенерированное число]
   

2. Серверное приветствие (Server Hello):
   • Сервер отвечает сообщением "Server Hello", которое включает:
     • Выбранную версию TLS.
     • Выбранный криптографический алгоритм (шифр).
     • Серверное случайное число.

   Server Hello
   Version: TLS 1.2
   Cipher Suite: TLS_RSA_WITH_AES_256_CBC_SHA
   Random: [сгенерированное число]
   

3. Сертификат:
   • Сервер отправляет свой цифровой сертификат, который содержит его публичный ключ и подтверждение от доверенного центра сертификации (CA).
   • Клиент проверяет сертификат на действительность и соответствие домену, к которому он пытается подключиться.
4. Обмен ключами (Key Exchange):
   • После проверки сертификата клиент генерирует "предварительный секрет" (pre-master secret), шифрует его с помощью публичного ключа сервера и отправляет серверу.
   • Сервер, использующий свой приватный ключ, расшифровывает это сообщение для получения предварительного секрета.
5. Секретные ключи:
   • Оба, клиент и сервер, используют предварительный секрет и случайные числа, чтобы сгенерировать набор ключей для шифрования и шифрования сообщений.
6. Завершение рукопожатия:
   • Клиент отправляет "Finished" сообщение, зашифрованное с использованием сгенерированного ключа.
   • Сервер отвечает аналогичным "Finished" сообщением. На этом этапе соединение считается защищённым.

После выполнения всех этих шагов, клиент и сервер могут обмениваться данными, используя защищенное шифрование.

Пример использования HTTPS в приложении

Вот пример простого веб-сервера на Node.js, который использует HTTPS:

const https = require('https');
const fs = require('fs');

// Загрузка SSL сертификата и ключа
const options = {
    key: fs.readFileSync('server.key'), // приватный ключ
    cert: fs.readFileSync('server.cert') // сертификат
};

// Создание HTTPS сервера
https.createServer(options, (req, res) => {
    res.writeHead(200);
    res.end('Hello, HTTPS world!');
}).listen(443, () => {
    console.log('Server running at https://localhost/');
});

Этот код создает HTTPS сервер, который будет прослушивать входящие запросы на порту 443. Перед использованием убедитесь, что у вас есть действующий SSL сертификат и приватный ключ.

Заключение

Процесс handshake в HTTPS обеспечивает безопасный обмен данными между клиентом и сервером, минимизируя риски перехвата данных. Понимание этого процесса важно для многих приложений, которые требуют обеспечения конфиденциальности и целостности данных.