HTTPS协议

Posted 2020-11-20 kumata

HTTPS协议

• HTTPS 是综合了对称加密和非对称加密算法的 HTTP 协议。既保证传输安全，也保证传输效率。
• 加密分对称加密和非对称加密。对称加密效率高，但是解决不了密钥传输问题；非对称加密保证传输安全，可以解决这个问题，但是效率不高。
• 非对称加密需要通过证书和权威机构来验证公钥的合法性。

对称加密

　　加密和解密都用一个密钥，优点是速度快。缺点的话显而易见的是双方要用这个通信的话必须得把密钥告知对方，但是这个密钥一旦被截获了，就可以随便decode出来明文。

　　实际上不够安全。 比如，你和外卖网站偷偷约定时间地点，它给你一个纸条，上面写着你们两个的密钥，然后说以后就用这个密钥在互联网上定外卖了。当然你们接头的时候，也会先约定一个口号，什么“天王盖地虎”之类的，口号对上了，才能把纸条给它。但是，“天王盖地虎”同样也是对称加密密钥，同样存在如何把“天王盖地虎”约定成口号的问题。而且在谍战剧中一对一接头可能还可以，在互联网应用中，客户太多，这样是不行的。

非对称加密：

　　有一对密钥，即有公钥也有私钥。公钥随便发，私钥不会发出去 各自保管。用一个加密的话，解密就只能用另外一个。比如你向银行请求一个公钥，银行把公钥发给你，你用公钥加密一条信息以后 再发给银行，然后银行用私钥解密信息。这个过程就算有人拿到公钥，但是因为非对称加密用一个加密 只能用另外一个解密，所以 拿到这公钥也没用，因为无法使用公钥解密，能解密的私钥还在银行那里，银行当然不会传出去，所以非对称加密很安全。 但是这种非对称加密非常消耗资源，速度极慢，所以要有限使用。不能无节制使用。

　　这样，客户端给外卖网站发送的时候，用外卖网站的公钥加密。而外卖网站给客户端发送消息的时候，使用客户端的公钥。这样就算有黑客企图模拟客户端获取一些信息，或者半路截获回复信息，但是由于它没有私钥，这些信息它还是打不开。

 

数字证书

　　不对称加密也会有同样的问题，如何将不对称加密的公钥给对方呢？一种是放在一个公网的地址上，让对方下载；另一种就是在建立连接的时候，传给对方。

　　这两种方法有相同的问题，那就是，作为一个普通网民，你怎么鉴别别人给你的公钥是对的。会不会有人冒充外卖网站，发给你一个它的公钥。接下来，你和它所有的互通，看起来都是没有任何问题的。毕竟每个人都可以创建自己的公钥和私钥。

　　例如，自己搭建了一个网站 cliu8site，可以通过这个命令先创建私钥。

openssl genrsa -out cliu8siteprivate.key 1024

　　然后，再根据这个私钥，创建对应的公钥。

openssl rsa -in cliu8siteprivate.key -pubout -outcliu8sitepublic.pem

　　这个时候就需要权威部门的介入了，就像每个人都可以打印自己的简历，说自己是谁，但是有公安局盖章的，就只有户口本，这个才能证明你是你。这个由权威部门颁发的称为证书（Certificate）。 证书里面有什么呢？当然应该有公钥，这是最重要的；还有证书的所有者，就像户口本上有你的姓名和身份证号，说明这个户口本是你的；另外还有证书的发布机构和证书的有效期，这个有点像身份证上的机构是哪个区公安局，有效期到多少年。 这个证书是怎么生成的呢？会不会有人假冒权威机构颁发证书呢？就像有假身份证、假户口本一样。生成证书需要发起一个证书请求，然后将这个请求发给一个权威机构去认证，这个权威机构我们称为CA（ Certifcate Authority）。

　　 证书请求可以通过这个命令生成。

openssl req -key cliu8siteprivate.key -new -out cliu8sitecertificate.req

　　将这个请求发给权威机构，权威机构会给这个证书卡一个章，我们称为签名算法。问题又来了，那怎么签名才能保证是真的权威机构签名的呢？当然只有用只掌握在权威机构手里的东西签名了才行，这就是 CA 的私钥。

　　签名算法大概是这样工作的：一般是对信息做一个 Hash 计算，得到一个 Hash 值，这个过程是不可逆的，也就是说无法通过 Hash 值得出原来的信息内容。在把信息发送出去时，把这个 Hash 值加密后，作为一个签名和信息一起发出去。

　　 权威机构给证书签名的命令是这样的。

openssl x509 -req -in cliu8sitecertificate.req -CA cacertificate.pem -CAkey caprivate.key -out cliu8sitecertificate.pem

　　这个命令会返回 Signature ok，而 cliu8sitecertificate.pem 就是签过名的证书。CA 用自己的私钥给外卖网站的公钥签名，就相当于给外卖网站背书，形成了外卖网站的证书。

HTTPS工作流程

 我们都知道HTTPS能够加密信息，以免敏感信息被第三方获取，所以很多银行网站或电子邮箱等等安全级别较高的服务都会采用HTTPS协议。

1、客户端发起HTTPS请求

这个没什么好说的，就是用户在浏览器里输入一个https网址，然后连接到server的443端口。

2、服务端的配置

采用HTTPS协议的服务器必须要有一套数字证书，可以自己制作，也可以向组织申请，区别就是自己颁发的证书需要客户端验证通过，才可以继续访问，而使用受信任的公司申请的证书则不会弹出提示页面(startssl就是个不错的选择，有1年的免费服务)。这套证书其实就是一对公钥和私钥，如果对公钥和私钥不太理解，可以想象成一把钥匙和一个锁头，只是全世界只有你一个人有这把钥匙，你可以把锁头给别人，别人可以用这个锁把重要的东西锁起来，然后发给你，因为只有你一个人有这把钥匙，所以只有你才能看到被这把锁锁起来的东西。

3、传送证书

这个证书其实就是公钥，只是包含了很多信息，如证书的颁发机构，过期时间等等。

4、客户端解析证书

这部分工作是有客户端的TLS来完成的，首先会验证公钥是否有效，比如颁发机构，过期时间等等，如果发现异常，则会弹出一个警告框，提示证书存在问题。如果证书没有问题，那么就生成一个随机值，然后用证书对该随机值进行加密，就好像上面说的，把随机值用锁头锁起来，这样除非有钥匙，不然看不到被锁住的内容。

5、传送加密信息

这部分传送的是用证书加密后的随机值，目的就是让服务端得到这个随机值，以后客户端和服务端的通信就可以通过这个随机值来进行加密解密了。

6、服务段解密信息

服务端用私钥解密后，得到了客户端传过来的随机值(私钥)，然后把内容通过该值进行对称加密，所谓对称加密就是，将信息和私钥通过某种算法混合在一起，这样除非知道私钥，不然无法获取内容，而正好客户端和服务端都知道这个私钥，所以只要加密算法够彪悍，私钥够复杂，数据就够安全。

7、传输加密后的信息

这部分信息是服务段用私钥加密后的信息，可以在客户端被还原。

8、客户端解密信息

客户端用之前生成的私钥解密服务段传过来的信息，于是获取了解密后的内容，整个过程第三方即使监听到了数据，也束手无策。

HTTPS工作思路

非对称加密在性能上不如对称加密，那是否能将两者结合起来呢？例如，公钥私钥主要用于传输对称加密的秘钥，而真正的双方大数据量的通信都是通过对称加密进行的。 当然是可以的。这就是 HTTPS 协议的总体思路。

 

 

学习参考：深入理解HTTPS协议、用信鸽传送来解释 HTTPS 协议