网络编程篇: HTTPS协议

一.前置知识

早期很多公司刚起步的时候，使用的应用层协议都是HTTP，而HTTP无论是用GET方法还是POST方法传参，都是没有经过任何加密的，因此早期很多的信息都是可以通过抓包工具抓到的。为了解决这个问题，于是出现了HTTPS协议，HTTPS实际就是在应用层和传输层协议之间加了一层ssl加密解密层，这层加密层本身也是属于应用层的，它会对要进行网络通信的数据加密。HTTPS在交付数据时先把数据交给加密层，由加密层对数据加密后再交给传输层。当然，通信双方使用的应用层协议必须是一样的，因此对端的应用层也必须使用HTTPS，当对端的传输层收到数据后，会先将数据交给加密解密层，由加密解密层对数据进行解密后再将数据交给应用层。

二. 对称加密和非对称加密

明文是什么？密文是什么？密钥又是什么？

明文是为经加密层加密过的数据，密文是经加密解密层用密钥加密过的数据，密钥就是用于加密和解密数据的东西。密钥可以是一串数字、字母或符号的组合，也可以是一个数学函数或算法。举个例子：主机A想给主机B发送 7 这个数字，双方约定对要发送的数据 ^ 5， 7^5=2，2就是密文，^5就是密钥。

对称加密：加密和解密用的都是同一个密钥。特点：对称加密因为密钥是公开的，所以不安全但是正因为只有一个密钥(公钥)所以计算速度快。非对称加密：加密和解密是用的不同的密钥。特点：相较于对称加密更加的安全，加密用公钥，解密用私钥。只有私钥才能解密经对应的公钥加密过的数据。

三. HTTPS的工作流程及其周边概念

什么是数据指针(数据摘要)？

将正文数据经hash函数进行运算，生成一串固定长度的数字就是数据摘要，常见的加密算法MD5，生成的固定长度数字具有唯一性，如果修改了正文数据，则这串数字会重新生成。HTTP的Session生成的ID就是使用这种方法。

数据指纹(数据摘要)的应用场景？

秒传，在上传数据在百度网盘时，有几率会发生秒传的例子，数据直接上传好了，这是因为在数据要上传到百度网盘时，百度网盘服务端会对上传到数据进行生成数据摘要，然后去自己的库中看看有没有数据摘要是一致的数据，如果有就不用上传了，创建一个软链接就可以了。

CA证书

CA 证书，也叫数字证书，是由权威的证书颁发机构签发的电子文档，用于在网络通信中验证身份并建立加密连接。

公钥：用于加密数据或验证数字签名，CA 的公钥。
持有者信息：包括证书所有者的名称、组织单位等信息。
证书颁发机构的信息：包括 CA 的名称、数字签名等。
有效期：证书的有效期，包括开始日期和结束日期。
证书序列号：证书的唯一标识符。
数字签名：由 CA 对证书内容进行的数字签名，用于确保证书的完整性和真实性。

数据签名

将用户提交的数据经hash算法形成数据指纹，再用CA机构的私钥加密就生成了数据签名。

经多年发展，HTTPS最终选用了非对称加密+对称加密+CA证书认证的工作方式。

上图很清晰的说明了HTTPS的验证过程： 1.服务端要先向CA机构申请CA证书，要填写申请人，域名，公钥等信息后，会生成一个.csr文件，这个文件内的内容最终会加到CA证书上。将scr文将提交给CA机构。 2. CA机构根据发来的csr文件生成对应的CA证书，会生成两个东西，一个是CA证书，一个私钥。生成的私钥是属于证书颁发机构（CA）自身的私钥。这个私钥用于对由该 CA 签发的数字证书进行生成数字签名。 3.CA机构颁发CA证书给服务端。 4.服务端在握手的开始阶段，会向客户端发送自己的数字证书，其中包含了服务端的公钥。 5.客户端收到服务端的证书后，会验证证书的有效性。这包括检查证书链是否有效，是否由受信任的 CA 签发等。如果证书验证通过，客户端生成一个随机的对称密钥，用于加密和解密后续通信的数据。客户端使用服务端证书中的公钥，对生成的对称密钥进行加密，并将加密后的密钥发送给服务端。 6.服务端收到客户端发送的加密的对称密钥后，使用自己的私钥进行解密，从而获取客户端生成的对称密钥。至此，客户端和服务端都具有相同的对称密钥。这个对称密钥将用于加密和解密后续的通信数据。