工欲善其事 必先利其器

# Https

HTTPS（全称：HyperText Transfer Protocol over Secure Socket Layer），它是浏览器与 Web 服务器之间的应用层通信协议。

HTTPS 可以理解为 HTTP+SSL/TLS。SSL 协议是由网景公司研发的位于 TCP/IP 协议与各种应用层协议之间，为数据通信提供安全支持的一种协议。

TLS（Transport Layer Security）：前身是 SSL，它最初的几个版本（SSL 1.0、SSL 2.0、SSL 3.0）由网景公司开发，93 年 3.1 版本开始被 IETF 标准化并改名，发展至今已经有 TLS1.0、TLS1.1、TLS1.2。

# 加密算法

# 对称加密

加密和解密都使用同一个密钥，有流式和分组两种。

  1. 工作过程 发送方使用密钥将明文数据加密成密文，然后发送出去。接收方收到密文后，使用同一个密钥将密文解密成明文。

  2. 优点 加解密计算量小，速度快

  3. 缺点

  • 密钥传输问题。如何把密钥安全的传递到解密者手里？客户端如果把密钥存储在本地是不可取的，因为客户端被反编译之后，密钥容易泄露。实际中，一般是客户端向服务端请求对称加密的密钥，密钥还要用非对称加密加密之后再传输。

  • 密钥管理问题。当客户端数量增多，所有客户端使用同一个密钥，容易造成密钥泄露。如果为每个客户端生成一个密钥，这样的管理成本也很大。

  1. 常用的对称加密算法 DES， AES-GCM, ChaCha20-Ploly1305 等

# 非对称加密

加密的密钥和解密的密钥不同，分为公钥和私钥。

  1. 优点 公钥和算法公开，这样每个客户端都能用（黑客也能拿到公钥）。私钥保密,安全性高。

既然非对称加密算法安全性这么高，那我们全部用非对称加密行吗？答案肯定是不行的。凡事都有两面性。

  1. 缺点

  • 非对称加密算法计算量大，性能低，能够加密的数据长度有限。以 RSA 算法为例，它的密钥有 256/512/1024/2048/4096 等不同的长度。长度越长，密码强度越大，当然计算速度也越慢。使用 512bit 的 RSA 加密时，明文长度不能超过 53 字节，使用 1024bit 的 RSA 加密时，明文长度不能超过 117 字节

  • 只使用非对称加密不能防止劫持。由于公钥是公开的，如果黑客拿到公钥和私钥加密后的内容，那么也可以使用公钥解密获取其中的内容。

  1. 常用非对称加密算法 RSA, DSA, ECDSA, DH, ECDHE

# 哈希算法

将任意长度的信息转换为较短的固定长度的值，通常其长度要比信息小得多，且算法不可逆。

例如：MD5、SHA-1、SHA-2、SHA-256 等

# 数字签名

签名就是在信息的后面再加上一段内容（信息经过 hash 后的值），可以证明信息没有被修改过。hash 值一般都会加密后（也就是签名）再和信息一起发送，以保证这个 hash 值不被修改。

# 怎么加密？

对称加密和非对称加密各有优缺点，我们可以结合两者的优点进行加密：

如上图所示

（1）第 3 步时，客户端把后续使用的加密方式、加密算法和对称加密密钥组成文文，用公钥加密后发给服务器。 （2）服务器收到信息后，用私钥解密，提取出对称加密算法和对称密钥后，服务器说：（好的）对称密钥加密

（3）后续两者之间信息的传输就可以使用对称加密的方式了

这里存在两个问题

  1. 客户端怎么获得公钥。 （1）提供一个下载公钥的地址，会话前让客户端下载。但是下载地址有可能是假的，每次会话前下载也很麻烦。 （2）会话前，服务器把公钥发给客户端。如果黑客冒充服务器，发送给客户端一个假的公钥，也有问题。

  2. 如何确认服务器是真实的而不是黑客。黑客可以伪造

# 解决办法

使用 SSL 证书。

如上图所示，在第 2 步时服务器发送了一个 SSL 证书给客户端，SSL 证书中包含的具体内容有：证书的发布机构 CA;证书的有效期;公钥;证书所有者;签名等。

客户端接收到服务端发来的 SSL 证书时，会对证书的真伪进行校验。以浏览器为例说明如下：

  1. 首先浏览器读取证书中的证书所有者、有效期等信息进行一一校验。
  2. 浏览器开始查找操作系统中已内置的受信任的证书发布机构 CA，与服务器发来的证书中的颁发者 CA 比对，用于校验证书是否为合法机构颁发。
  3. 如果找不到，浏览器就会报错，说明服务器发来的证书是不可信任的。
  4. 如果找到，那么浏览器就会从操作系统中取出 颁发者 CA 的公钥，然后对服务器发来的证书里面的签名进行解密。
  5. 浏览器使用相同的 hash 算法计算出服务器发来的证书的 hash 值，将这个计算的 hash 值与证书中签名做对比。
  6. 对比结果一致，则证明服务器发来的证书合法，没有被冒充.
  7. 此时浏览器就可以读取证书中的公钥，用于后续加密了

所以通过发送 SSL 证书的形式，既解决了公钥获取问题，又解决了黑客冒充问题

# TLS 协议

TLS 协议可以为通信双方提供识别和认证通道，从而保证同心度额机密性和数据完整性。TLS 握手的过程类似于 TCP 建立连接时的三次握手，在握手过程中，通信双方相互验证，相互确认，并确立他们所要使用的加密算法一级会话密钥（对称加密密钥）。

  1. "ClientHello" 客户端通过发送"client hello"消息向服务器发起握手请求，该消息包含了客户端所支持的 TLS 版本和密码组合以供服务器进行选择，还有一个"client random"随机字符串。

  2. "Server Hello": 服务器发送"server hello"消息对客户端进行回应，该消息包含了数字证书，服务器选择的密码组合和"server random"随机字符串。

  3. 验证：客户端对服务器发来的证书进行验证，确保对方的合法身份，验证过程可以细化为以下几个步骤：

  • 检查数字签名
  • 验证证书链 (这个概念下面会进行说明)
  • 检查证书的有效期
  • 检查证书的撤回状态 (撤回代表证书已失效)

  1. "premaster secret"字符串：客户端向服务器发送另一个随机字符串"premaster secret (预主密钥)"，这个字符串是经过服务器的公钥加密过的，只有对应的私钥才能解密。

  2. 使用私钥：服务器使用私钥解密"premaster secret"。

  3. 生成共享密钥：客户端和服务器均使用 client random，server random 和 premaster secret，并通过相同的算法生成相同的共享密钥

  4. 客户端就绪：客户端发送经过共享密钥 KEY 加密过的"finished"信号。

  5. 服务器就绪：服务器发送经过共享密钥 KEY 加密过的"finished"信号。

  6. 达成安全通信：握手完成，双方使用对称加密进行安全通信。

最后更新时间: 1/22/2021, 8:08:33 PM

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