Https加密原理

加密算法的类型基本上分为了两种:

  • 对称加密,加密用的密钥和解密用的密钥是同一个,比较有代表性的就是 AES 加密算法;
  • 非对称加密,加密用的密钥称为公钥,解密用的密钥称为私钥,经常使用到的 RSA 加密算法就是非对称加密的;

此外,还有Hash加密算法

HASH算法:MD5, SHA1, SHA256

相比较对称加密而言,非对称加密安全性更高,但是加解密耗费的时间更长,速度慢。

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HTTPS = HTTP + SSL,HTTPS 的加密就是在 SSL 中完成的。

这就要从 CA 证书讲起了。CA 证书其实就是数字证书,是由 CA 机构颁发的。至于 CA 机构的权威性,那么是毋庸置疑的,所有人都是信任它的。CA 证书内一般会包含以下内容:

  • 证书的颁发机构、版本
  • 证书的使用者
  • 证书的公钥
  • 证书的有效时间
  • 证书的数字签名 Hash 值和签名 Hash 算法
  • ...

客户端如何校验 CA 证书?

CA 证书中的 Hash 值,其实是用证书的私钥进行加密后的值(证书的私钥不在 CA 证书中)。然后客户端得到证书后,利用证书中的公钥去解密该 Hash 值,得到 Hash-a ;然后再利用证书内的签名 Hash 算法去生成一个 Hash-b 。最后比较 Hash-a 和 Hash-b 这两个的值。如果相等,那么证明了该证书是对的,服务端是可以被信任的;如果不相等,那么就说明该证书是错误的,可能被篡改了,浏览器会给出相关提示,无法建立起 HTTPS 连接。除此之外,还会校验 CA 证书的有效时间和域名匹配等。

HTTPS 中的 SSL 握手建立过程

假设现在有客户端 A 和服务器 B :

  • 1、首先,客户端 A 访问服务器 B ,比如我们用浏览器打开一个网页 www.baidu.com ,这时,浏览器就是客户端 A ,百度的服务器就是服务器 B 了。这时候客户端 A 会生成一个随机数1,把随机数1 、自己支持的 SSL 版本号以及加密算法等这些信息告诉服务器 B 。
  • 2、服务器 B 知道这些信息后,然后确认一下双方的加密算法,然后服务端也生成一个随机数 B ,并将随机数 B 和 CA 颁发给自己的证书一同返回给客户端 A 。
  • 3、客户端 A 得到 CA 证书后,会去校验该 CA 证书的有效性,校验方法在上面已经说过了。校验通过后,客户端生成一个随机数3 ,然后用证书中的公钥加密随机数3 并传输给服务端 B 。
  • 4、服务端 B 得到加密后的随机数3,然后利用私钥进行解密,得到真正的随机数3。
  • 5、最后,客户端 A 和服务端 B 都有随机数1、随机数2、随机数3,然后双方利用这三个随机数生成一个对话密钥。之后传输内容就是利用对话密钥来进行加解密了。这时就是利用了对称加密,一般用的都是 AES 算法。
  • 6、客户端 A 通知服务端 B ,指明后面的通讯用对话密钥来完成,同时通知服务器 B 客户端 A 的握手过程结束。
  • 7、服务端 B 通知客户端 A,指明后面的通讯用对话密钥来完成,同时通知客户端 A 服务器 B 的握手过程结束。
  • 8、SSL 的握手部分结束,SSL 安全通道的数据通讯开始,客户端 A 和服务器 B 开始使用相同的对话密钥进行数据通讯。

简化如下:

  • 1、客户端和服务端建立 SSL 握手,客户端通过 CA 证书来确认服务端的身份;
  • 2、互相传递三个随机数,之后通过这随机数来生成一个密钥;
  • 3、互相确认密钥,然后握手结束;
  • 4、数据通讯开始,都使用同一个对话密钥来加解密;

可以发现,在 HTTPS 加密原理的过程中把对称加密和非对称加密都利用了起来。即利用了非对称加密安全性高的特点,又利用了对称加密速度快,效率高的好处。

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