加密的⽅式有很多,但是整体可以分成两⼤类:对称加密和⾮对称加密
对称加密
对称加密其实就是通过同⼀个"密钥",把明⽂加密成密⽂,并且也能把密⽂解密成明⽂.
⼀个简单的对称加密,按位异或
假设明⽂a=1234,密钥key=8888
则加密a^key得到的密⽂b为9834.
然后针对密⽂9834再次进⾏运算b^key,得到的就是原来的明⽂1234.
(对于字符串的对称加密也是同理,每⼀个字符都可以表⽰成⼀个数字)
当然,按位异或只是最简单的对称加密.HTTPS中并不是使⽤按位异或.
引⼊对称加密之后,即使数据被截获,由于⿊客不知道密钥是啥,因此就⽆法进⾏解密,也就不知道请求 的真实内容是啥了.
但事情没这么简单.服务器同⼀时刻其实是给很多客⼾端提供服务的.这么多客⼾端,每个⼈⽤的秘钥都
必须是不同的(如果是相同那密钥就太容易扩散了,⿊客就也能拿到了).因此服务器就需要维护每个客⼾ 端和每个密钥之间的关联关系,这也是个很⿇烦的事情~
⽐较理想的做法,就是能在客⼾端和服务器建⽴连接的时候,双⽅协商确定这次的密钥是啥~
按照这样的传输模式,密钥明文传输给服务器,此时黑客就可能截获到这个密钥后续的加密形同虚设.
但是要想对密钥进⾏对称加密,就仍然需要先协商确定⼀个"密钥的密钥".这就成了"先有鸡还是先有 蛋"的问题了.此时密钥的传输再⽤对称加密就⾏不通了.
就需要引⼊⾮对称加密.
非对称加密
⾮对称加密要⽤到两个密钥,⼀个叫做"公钥",⼀个叫做"私钥".
公钥和私钥是配对的.最⼤的缺点就是运算速度⾮常慢，⽐对称加密要慢很多.
• 通过公钥对明⽂加密,变成密⽂
• 通过私钥对密⽂解密,变成明⽂
也可以反着⽤
• 通过私钥对明⽂加密,变成密⽂
• 通过公钥对密⽂解密,变成明⽂
⾮对称加密的数学原理⽐较复杂,涉及到⼀些数论相关的知识.这⾥举⼀个简单的⽣活上的例⼦.
A要给B⼀些重要的⽂件,但是B可能不在.于是A和B提前做出约定:
B说:我桌⼦上有个盒⼦,然后我给你⼀把锁,你把⽂件放盒⼦⾥⽤锁锁上,然后我回头拿着钥匙来开锁 取⽂件.
在这个场景中,这把锁就相当于公钥,钥匙就是私钥.公钥给谁都⾏(不怕泄露),但是私钥只有B⾃⼰持 有.持有私钥的⼈才能解密.
• 客⼾端在本地⽣成对称密钥,通过公钥加密,发送给服务器.
• 由于中间的⽹络设备没有私钥,即使截获了数据,也⽆法还原出内部的原⽂,也就⽆法获取到对称密 钥
• 服务器通过私钥解密,还原出客⼾端发送的对称密钥.并且使⽤这个对称密钥加密给客⼾端返回的响 应数据.
• 后续客⼾端和服务器的通信都只⽤对称加密即可.
由于该密钥只有客⼾端和服务器两个主机知道,其他主机/设备不知道密钥即使截获数据也没有意义.由于对称加密的效率⽐⾮对称加密⾼很多,因此只是在开始阶段协商密钥的时候使⽤⾮对称加密,后续 的传输仍然使⽤对称加密.
那么接下来问题⼜来了:
• 客⼾端如何获取到公钥?
• 客⼾端如何确定这个公钥不是⿊客伪造的?
中间人攻击
⿊客可以使⽤中间⼈攻击,获取到对称密钥.
1. 服务器具有⾮对称加密算法的公钥S，私钥S'
2. 中间⼈具有⾮对称加密算法的公钥M，私钥M'
3. 客⼾端向服务器发起请求，服务器明⽂传送公钥S给客⼾端
4. 中间⼈劫持数据报⽂，提取公钥S并保存好，然后将被劫持报⽂中的公钥S替换成为⾃⼰的公钥M， 并将伪造报⽂发给客⼾端
5. 客⼾端收到报⽂，提取公钥M(⾃⼰当然不知道公钥被更换过了)，⾃⼰形成对称秘钥X，⽤公钥M加 密X，形成报⽂发送给服务器
6. 中间⼈劫持后，直接⽤⾃⼰的私钥M'进⾏解密，得到通信秘钥X，再⽤曾经保存的服务端公钥S加 密后，将报⽂推送给服务器
7. 服务器拿到报⽂,⽤⾃⼰的私钥S'解密，得到通信秘钥X
8. 双⽅开始采⽤X进⾏对称加密，进⾏通信。但是⼀切都在中间⼈的掌握中，劫持数据，进⾏窃听甚⾄修改，都是可以的
证书
服务端在使⽤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申请者信息、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，证明服务端公钥的权威性
这个证书可以理解成是⼀个结构化的字符串,⾥⾯包含了以下信息:
• 证书发布机构
• 证书有效期
• 公钥
• 证书所有者
• 签名
• ......
需要注意的是：申请证书的时候，需要在特定平台⽣成查，会同时⽣成⼀对⼉密钥对⼉，即公钥和私 钥。这对密钥对⼉就是⽤来在⽹络通信中进⾏明⽂加密以及数字签名的。
理解数据签名
签名的形成是基于⾮对称加密算法的，注意，⽬前暂时和https没有关系，不要和https中的公钥私钥搞混了
当服务端申请CA证书的时候，CA机构会对该服务端进⾏审核，并专⻔为该⽹站形成数字签名，过程如 下：
1. CA机构拥有⾮对称加密的私钥A和公钥A'
2. CA机构对服务端申请的证书明⽂数据进⾏hash，形成数据摘要
3. 然后对数据摘要⽤CA私钥A'加密，得到数字签名S
服务端申请的证书明⽂和数字签名S共同组成了数字证书，这样⼀份数字证书就可以颁发给服务端了
通过证书解决中间人攻击
在客⼾端和服务器刚⼀建⽴连接的时候,服务器给客⼾端返回⼀个证书.这个证书包含了刚才的公钥,也包含了⽹站的⾝份信息.
当客⼾端获取到这个证书之后,会对证书进⾏校验(防⽌证书是伪造的).
• 判定证书的有效期是否过期
• 判定证书的发布机构是否受信任(操作系统中已内置的受信任的证书发布机构).
• 验证证书是否被篡改:从系统中拿到该证书发布机构的公钥,对签名解密,得到⼀个hash值(称为数 据摘要),设为hash1.然后计算整个证书的hash值,设为hash2.对⽐hash1和hash2是否相等.如果相等,则说明证书是没有被篡改过的.