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什么是https（加密）协议，彻底搞懂https

qzwzsl 2023-05-12 原文

HTTPS（SSL/TLS）是计算机网络的知识，主要用来对HTTP协议传输的文本进行加密，提高安全性的一种协议。

因为HTTP是明文传输，所以会很有可能产生中间人攻击（获取并篡改传输在客户端及服务端的信息并不被人发觉），HTTPS加密应运而生。

什么是对称加密？

简单的说，就是用一个密钥，可以对一段信息进行加密，也可以使用其本身对这段信息进行解密，这就叫做对称加密。

所以对称加密能防止中间人攻击吗？

很难。

首先，如果能做到客户端和服务端都拥有这个密钥并且没有第三者知道，那理论上对称加密是可以的，但是如何做到不可能让别人知道呢？

无论这个密钥是客户端生成发送给服务端，还是服务端生成发送给客户端，此时如果有中间人窃取了该密钥的信息，那往后传输的所谓“加密”数据，中间人也都可以将其解密并加密继续传输下去而不被人发现。

显然，本来我们就想要防范中间人攻击，而对称加密想实施的前提就是保证没有中间人窃取密钥才可以。这是不是有点像“问：我们如何将房价降下来呢？答：把房子的价格降下来，房价自然降下来”

非对称加密

简单说就是有两把密钥，一把叫做公钥、一把叫私钥，用公钥加密的内容必须用私钥才能解开，同样，私钥加密的内容只有公钥能解开。

所以非对称加密可以防范中间人攻击吗？

鉴于非对称加密的机制，我们可能会有这种思路：服务器先把公钥以明文方式传输给浏览器，之后浏览器向服务器传数据前都先用这个公钥加密好再传，这条数据的安全似乎可以保障了！因为只有服务器有相应的私钥能解开公钥加密的数据。

然而反过来由服务器到浏览器的这条路怎么保障安全？如果服务器用它的私钥加密数据传给浏览器，那么浏览器用公钥可以解密它，而这个公钥是一开始通过明文传输给浏览器的，若这个公钥被中间人劫持到了，那他也能用该公钥解密服务器传来的信息了。所以目前似乎只能保证由浏览器向服务器传输数据的安全性

所以我们证明了一组公钥私钥，至少可以确保单向的数据安全，那么我可不可以合理推断如果我有两组公钥私钥，那我就可以保证双向数据传输的安全了呢？

  • 某网站服务器拥有公钥A与对应的私钥A’；浏览器拥有公钥B与对应的私钥B’。
  • 浏览器把公钥B明文传输给服务器。
  • 服务器把公钥A明文给传输浏览器。
  • 之后浏览器向服务器传输的内容都用公钥A加密，服务器收到后用私钥A’解密。由于只有服务器拥有私钥A’，所以能保证这条数据的安全。
  • 同理，服务器向浏览器传输的内容都用公钥B加密，浏览器收到后用私钥B’解密。同上也可以保证这条数据的安全。

bingo！好像成功了！但是这个方法并没有被大范围推广，并且也不可能被大范围推广。很重要的原因是非对称加密算法非常耗时，而对称加密快很多。

好家伙，说来说去又回到对称加密了，合着你就非得用对称加密是吗？

对！就是要找一个方法，让客户端和服务端都知道那个公共密钥并且确保第三方不会获取，那我就是可以放心的使用对称加密传输数据了

对称加密和非对称加密的综合版本

  1. 某网站拥有用于非对称加密的公钥A、私钥A’。
  2. 浏览器向网站服务器请求，服务器把公钥A明文给传输浏览器。
  3. 浏览器随机生成一个用于对称加密的密钥X，用公钥A加密后传给服务器。
  4. 服务器拿到后用私钥A’解密得到密钥X。
  5. 这样双方就都拥有密钥X了，且别人无法知道它。之后双方所有数据都通过密钥X加密解密即可。

成功！HTTPS基本就是采用了这种方案。

但是这并不是完美的，这仍然有漏洞喔！

对称加密和非对称加密的综合版本的漏洞

如果在数据传输过程中，中间人劫持到了数据，此时他的确无法得到浏览器生成的密钥X，这个密钥本身被公钥A加密了，只有服务器才有私钥A’解开它，然而中间人却完全不需要拿到私钥A’就能干坏事了。请看：

  1. 某网站有用于非对称加密的公钥A、私钥A’。
  2. 浏览器向网站服务器请求，服务器把公钥A明文给传输浏览器。
  3. 中间人劫持到公钥A，保存下来，把数据包中的公钥A替换成自己伪造的公钥B（它当然也拥有公钥B对应的私钥B’）。
  4. 浏览器生成一个用于对称加密的密钥X，用公钥B（浏览器以为是公钥A）加密后传给服务器。
  5. 中间人劫持后用私钥B’解密得到密钥X，再用公钥A加密后传给服务器。
  6. 服务器拿到后用私钥A’解密得到密钥X。

这样在双方都不会发现异常的情况下，中间人通过一套“狸猫换太子”的操作，掉包了服务器传来的公钥，进而得到了密钥X。根本原因是浏览器无法确认收到的公钥是不是网站自己的，因为公钥本身是明文传输的。

所以！我们只剩下最后一个问题，那就是怎么确保浏览器收到的公钥是网站的，而不是中间人的！

数字证书

网站在使用HTTPS前，需要向CA机构申领一份数字证书，数字证书里含有证书持有者信息、公钥信息等。服务器把证书传输给浏览器，浏览器从证书里获取公钥就行了，证书就如身份证，证明“该公钥对应该网站”。而这里又有一个显而易见的问题，“证书本身的传输过程中，如何防止被篡改”？即如何证明证书本身的真实性？身份证运用了一些防伪技术，而数字证书怎么防伪呢？解决这个问题我们就真的接近胜利了！

如何防止数字证书被篡改？

数字签名

简单理解就是用签名者的私钥加密一串信息，将这串信息以及这串信息的加密版以及公钥都传给客户端，客户端收到信息后用公钥解密，如果解密的结果和明文传过来的数据相符合，那自然可以证明该公钥是真的。

故事到此为止就讲完了。但是好像遗留了一点性能问题

每次发送HTTPS请求都需要在TLS/SSL层进行握手传输密钥吗？

如果是的话，那也太浪费资源和时间了吧。

服务器会为每个浏览器（或客户端软件）维护一个session ID，在TLS握手阶段传给浏览器，浏览器生成好密钥传给服务器后，服务器会把该密钥存到相应的session ID下，之后浏览器每次请求都会携带session ID，服务器会根据session ID找到相应的密钥并进行解密加密操作，这样就不必要每次重新制作、传输密钥了！


至此我们的故事就真的讲完了！

故事一定会有结尾，但你我却没有结果～



 

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