HTTPS协议中的加密机制分析、证书认证

一、为什么要对数据进行加密？

二、什么是加密和解密？

三、加密方式

对称加密

非对称加密

四、数据摘要(数据指纹)

五、数字签名

六、探究保证双方通信安全的的加密方案

1、只使用对称加密

2、只使用非对称加密

3、双方都是用非对称加密

4、非对称加密+对称加密

CA认证

5、非对称加密+对称加密+证书认证

证书的构成

证书认证过程

HTTPS是应用层协议，它是基于加密解密机制对HTTP协议安全方面的改善。

一、为什么要对数据进行加密？

由于HTTP协议都是按照文本的方式明文传输的，这些数据会经过路由器、wife热点、通信服务运营商等多个物理节点，这就可能导致数据在传输的过程中被中间人窃取、篡改的风险，因此需要对数据进行加密解密以确保用户信息安全。

对应的网络协议栈如下图：

不论是发送方发送数据或者接收方接收数据双方都要经过应用层的SSL加密解密层。

二、什么是加密和解密？

加密就是把明文(要传输的数据)经过转化变为密文；解密就是把密文经过转化还原为明文。

在加密和解密的过程中往往需要一个或多个中间数据，这种数据就是密钥，密钥分为对称密钥和非对称密钥。

三、加密方式

对称加密

信息的发送方和接收方使用同一个密钥对信息进行加密和解密。

加解密速度快，适合对大数据量进行加密解密。

一个简单的对称加密：假定发送端进行一个异或运算：7^5=2，5是就是密钥，7是明文，2是密文；接收端收到密文后利用密钥5对其进行解密，2^5=7，最终得到明文7。

非对称加密

需要两个密钥进行加密和解密，分别是公开密钥(public，简称公钥)和私有密钥(private，简称私钥)。

加密算法复杂安全性高，没有对称密钥加解密速度快，效率低。

非对称加密要用到公钥和私钥两个配对密钥，但是加解密速度非常慢。

通过公钥对明文加密变成密文，私钥对密文解密变成明文。

也可以反着来：通过私钥对明文加密变成密文，公钥对明文解密变成明文。

如上图公钥m是作为明文发送给B的，因此有可能被泄漏放入风险，但是私钥m'不可能被泄漏，因此只有A能对B发来的密文解密获取明文！

四、数据摘要(数据指纹)

基本原理是利用MD5算法(Hash函数)对数据进行运算，生成一串固定长度的字符串(具有唯一性)，数据指纹不是一种加密机制，用来数据指纹判断数据是否被篡改过。

五、数字签名

数据摘要被加密后就是数据签名。

数字签名是非对称加密技术与数字摘要技术的应用。

六、探究保证双方通信安全的的加密方案

1、只使用对称加密

由于对称加密是双方使用同一个密钥进行加密解密，因此在通信双方建立连接时client会将密钥传输给server，此时密钥相当于明文，黑客会窃取该密钥，后面的加密通信就形同虚设了，变得毫无意义，因此这种方案不可取。

2、只使用非对称加密

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，若这个公钥被黑客获取到了，那黑客就能用该公钥解密服务器传来的信息了。

3、双方都是用非对称加密

该方案和只使用非对称加密的而结果一样。

4、非对称加密+对称加密

上面的情景叫做中间人攻击(Man In The MiddleAttack，简称 ”MIMT攻击“ )。

由于该加密方案会导致客户端生成的对称密钥被中间人窃取，导致通信双方发送的信息被泄漏，无法保证安全。

这种方案问题的问题是什么？客户端无法确认含有公钥的数据报文(密文)有没有被中间人篡改后发来的，就是上图1，2步骤中间人将服务端的公钥s篡改成了自己的公钥m然后发给客户端。

CA认证

CA是一个证书认证机构为公司(服务端)提供证书。服务端在使用HTTPS协议之前，要向CA机构申请一份数字证书。该证书由明文信息(申请方即服务端的公钥，申请方的域名等信息)和数字签名组成。当客户端浏览器与服务端握手协商密钥时，服务端把该证书传输给浏览器，浏览器从该证书里获取服务端公钥，通过证书中的数字签名就可以判断服务端公钥是否被中间人篡改，这样就保证了中间人无法窃取服务端的公钥了，证书就相当一个服务端的身份证。