HTTPS加密过程详解

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密码学基础

首先介绍公钥、私钥、对称加密和非对称加密都是什么。

为什么需要加密？

http的内容是明文传输的，明文数据会经过中间代理服务器、路由器、wifi热点、通信服务运营商等多个物理节点，如果信息在传输过程中被劫持，传输的内容就完全暴露了。

1. 对称加密

简单说，发送方使用密钥加密，接收方使用这一密钥解密，双方持有相同的密钥进行通信，加密速度快。

出现问题：无法保证安全，传输过程中此密钥可能被别人知道来解密，获取信息。

2. 公钥与私钥

公钥是对外开放的，私钥是自己拥有的。

3. 非对称加密

用公钥加密的数据，只能用私钥解密。 用私钥加密的数据，只能用公钥解密。

出现问题：

服务器将公钥以明文形式发送给浏览器，浏览器向服务器传输数据时使用公钥加密传输，在服务器端用私钥解密。此过程可以做到安全传输。

但是服务器向浏览器的传输安全无法保证，如果服务器以私钥加密数据传输，那么浏览器用公钥可以解密，但此公钥一开始以明文形式发送，其他人也可以获取。

HTTPS加密

HTTPS在传统的HTTP和TCP之间加了一层用于加密解密的SSL/TLS层（安全套接层Secure Sockets Layer/安全传输层Transport Layer Security）层。

非对称加密+对称加密

过程： - 服务器有用于非对称加密的公钥A和私有A‘；

  • 浏览器向服务器发出请求，服务器将公钥A以明文形式发送给浏览器；

  • 浏览器随机生成一个用于对称加密的密钥K，用公钥A加密后发给服务器；

  • 服务器用私钥A' 解密，得到密钥K；

  • 这样就确保双方都有密钥K，且别人没有。之后双方所有数据的发送都通过密钥K加密解密即可。

出现问题：

中间人攻击可能调换公钥A，而浏览器无法确认收到的公钥是否是网站服务器自己的。这样就使中间人得到了密钥K。 在这里插入图片描述

CA证书

CA机构颁发的“身份证”就是数字证书。

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”。

如何保证此证书不被篡改呢？

  • 证书中含有三个部分:"证书内容，散列算法，加密密文"。

  • 证书内容会被散列算法hash()计算出hash值，然后使用CA机构提供的私钥进行RSA加密。

  • 当浏览器发起请求时，服务器将该数字证书发送给浏览器，浏览器通过CA机构提供的公钥对加密密文进行解密获得散列值（数字签名），同时将证书内容使用相同的散列算法进行Hash得到另一个散列值，比对两个散列值，如果两者相等则说明证书没问题。

HTTPS加密过程：

  1. 客户端请求服务器获取证书公钥
  2. 客户端(SSL/TLS)解析证书（无效会弹出警告）
  3. 生成随机值
  4. 用公钥加密随机值生成密钥
  5. 客户端将秘钥发送给服务器
  6. 服务端用私钥解密秘钥得到随机值 （4.5.6 非对称加密过程）
  7. 将信息和随机值混合在一起进行对称加密
  8. 将加密的内容发送给客户端
  9. 客户端用密钥解密信息 在这里插入图片描述
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