HTTPS协议原理

文章目录

1. 什么是https
2. 什么是加密
3. 为什么要加密
3. 常见的加密方式
3.1 对称加密
3.2 非对称加密

4. 数据指纹
5. https工作过程
5.1 加密方案
5.2 引入证书
5.3 完整流程

1. 什么是https

网络协议栈当中，传输层和网络层是在操作系统内部，应用层的请求是交给了传输层，而操作系统不管对数据的加密，只负责如何进行数据传送问题。

在http协议中，用户的请求、响应、提交参数这些用户信息都是在http协议的请求当中，然后http向下交付，此时如果中间有人要读取我们的信息，是能够直接拿到的，这是不安全的。

于是便有人在应用层添加了一层软件层：ssl加密解密层，发送的请求通过加密再交付，那么在这个中间（操作系统、网络）就不知道传输的是什么数据，只有服务端和客户端的应用层才知道。

ssl这种加密解密协议，都是外部标准组织规范的

以上就是https协议，基于http在应用层封装了一个软件层，http的要发送的内容，先交给软件层加密，然后再发给操作系统。

层和层之间是解耦的，每层只需要知道要发送的是什么东西即可

是否有绝对安全的网络协议?

无论怎样的加密解密方式，随着时代的进步和算力的进步，总会发现漏洞，所以没有绝对安全的网络协议。

那该如何看待网络协议的安全呢？攻破的成本 > 攻破的收益

2. 什么是加密

加密就是把明文（所需传输的信息）通过一系列的转换变成密文；

解密就是把密文（收到的信息）再通过一系列的转换变成明文；

在这个过程当中，还需要一些数据来辅助加密，这样的数据叫做密钥（yuè）。

例如：

密文：我这几天心情不是很好，因为和女朋友感情有了一点问题，真苦脑啊

密钥：加黑字体

明文：我心情很好，因为女朋友有了

3. 为什么要加密

我们发起的网络请求，都是要通过中间人进行转发的，如果我们发送的请求是明文，且这个个中间人不靠谱（例如：商场免费的WIFI），那么中间人就可以拿到我们所有的数据，这是十分不安全的。

所以需要进行加密来对数据进行保护！

3. 常见的加密方式

3.1 对称加密

所谓的对称加密，即对明文加密和密文解密使用一个密钥，例如：

int main()
{
	int plaintext = 2024;
	int key = 999;
	int ciphertext = plaintext ^ key;
	int decode = ciphertext ^ key;
	cout << "明文: " << plaintext << endl;
	cout << "密钥: " << key << endl;
	cout << "密文: " << ciphertext << endl;
	cout << "解密: " << decode << endl;
}

对称加密的优势：

算法公开、计算量小、加密速度快、效率高

3.2 非对称加密

非对称加密：需要2个密钥来进行加密和解密，密钥a加密的数据可以通过密钥b进行解密；密钥b加密的数据也可以通过密钥a解密

一般2个密钥可以公开一个，这个公开的叫做公钥，另一个不公开的私钥。

用公钥加密，只能私钥解密

4. 数据指纹

数据指纹的基本原理是利用哈希函数对信息进行运算，生成固定长度的字符串（具有唯一性），这相当于数据的一个身份证。

**场景1：**登录网站用户名+密码在这个网站上是唯一的，但是不能将这个数据直接写给用户，此时就能通过哈希运算形成一个数据指纹，这就是cookie

场景2：

百度网盘秒传原理

5. https工作过程

5.1 加密方案

方案一：只使用对称加密

服务器是给客户端提供服务，客户端必须要有密钥，但是服务器和客户端的对应关系是1：n的，如果采用相同的密钥，那么在庞大的客户端当中，就可能有黑客拿到密钥

方案二：只使用非对称加密

方案三：双方使用非对称加密

非对称加密的劣势就是效率较低，都使用非对称加密，那效率就更低了

方案四：非对称+对称加密

协商阶段采用非对称，之后都是采用对称

这种方案看似很安全，效率也较高，解决了上面这几种方案的不足，但它就真的安全了吗？？？

MITM攻击（Man-in-the-MiddleAttack）：

5.2 引入证书

上面的中间人攻击的问题就是，无法鉴别服务端发来是公钥是否合法

CA认证：

我们国家的公民都是有身份证的，这个身份证不是由家庭、学校、工作单位制作，而是由政府登记（具有权威性）制作。

对于https，在使用之前需要向权威机构——CA机构申领一份数字证书（数字签名），证书里面包含证书申请者信息、公钥信息等。

服务器将证书传给浏览器，浏览器从证书里面读取公钥即可。

申请证书流程：

在线生成.csr文件：CSR在线生成工具

如何理解证书是否会被替换？

CA机构内部会有公钥和私钥，先将用户的数据通过散列函数形成固定长度字符串，然后通过自己的私钥加密这个散列字符串。

在服务器内部会内置很多权威机构的公钥，然后用这些公钥来解密即可检查证书是否可信，如果解密成功，就代表这这个证书一定是CA机构颁发的，反之不是。

方案五：非对称+对称加密+证书认证

中间人是否可以篡改证书？

中间人篡改证书的明文，但由于没有CA机构的私钥，所以无法哈希之后使用私钥形成签名，那么就没办法对篡改后的证书进行签名
如果强行篡改，客户端收到之后对明文和签名解密，发现数据摘要不一致，则表面证书不可信，会终止向服务器发信息

中间人掉包整个证书

如果中间人将整个证书掉包，又要没有CA的私钥，只有用自己申请的真证书，但是证书的明文里面包含了要访问的域名和一些认证信息，这就相当于名牌打了，客户端会识别出来，如果是恶意行为，👮‍叔叔可能会根据信息找到个人/组织

为什么签名不直接加密，而要先采用hash形成摘要？

主要是为了缩小密文的长度，然后加快数字签名的验证签名运算速度