目录
1、HTTPS是什么？
2、概念准备
2.1.什么是加密、解密、密钥
2.2.为什么要加密
2.3.常见的加密方式
1.对称加密
2.非对称加密
2.4.数据摘要 && 数据指纹
2.5. 数字签名
3.HTTPS 的工作过程探究
方案 1 – 只使用对称加密
方案 2 – 只使用非对称加密
方案二的安全隐患：
方案 3 – 双方都使用非对称加密
方案 4 – 非对称加密 + 对称加密
4.中间人攻击 – 针对上面的场景
攻击流程：
5.证书的引入
6.理解数据签名
数字签名过程
验证过程：
7.HTTPS最终方案：非对称加密 + 对称加密 + 证书认证
客户端进行认证
常见问题：
中间人有没有可能篡改该证书？
中间人整个掉包证书？
为什么签名不直接加密，而是要先 hash 形成摘要?
HTTPS通信的完整流程：
1、HTTPS是什么？
HTTPS就是经过加密解密后的HTTP。
HTTPS 也是一个应用层协议，是在 HTTP 协议的基础上引入了一个加密层。
那HTTP协议为什么要加密呢？因为HTTP本身很不安全！
HTTP 协议内容都是按照文本的方式明文传输的. 这就导致在传输过程中出现一些被篡改的情况。
2、概念准备
2.1.什么是加密、解密、密钥
- 加密就是把明文 (要传输的信息)进行一系列变换, 生成密文
- 解密就是把密文再进行一系列变换, 还原成 明文 .
- 在这个加密和解密的过程中, 往往需要一个或者多个中间的数据, 辅助进行这个过程, 这样的数据称为密钥
2.2.为什么要加密
臭名昭著的 "运营商劫持"：
下载一个 天天动听 未被劫持的效果, 点击下载按钮, 就会弹出天天动听的下载链接.
已被劫持的效果, 点击下载按钮, 就会弹出 QQ 浏览器的下载链接
在互联网上, 明文传输是比较危险的事情!!! HTTPS 就是在 HTTP 的基础上进行了加密, 进一步的来保证用户的信息安全~
2.3.常见的加密方式
1.对称加密
- 采用单钥密码系统的加密方法，同一个密钥可以同时用作信息的加密和解密，这种加密方法称为对称加密，也称为单密钥加密，特征：加密和解密所用的密钥是相同的
- 常见对称加密算法(了解)：DES、3DES、AES、TDEA、Blowfish、RC2 等
- 特点：算法公开、计算量⼩、加密速度快、加密效率高
对称加密其实就是通过同一个 "密钥" , 把明文加密成密文, 并且也能把密文解密成明文。
一个简单的对称加密, 按位异或 假设 明文 a = 1234, 密钥 key = 8888 则加密 a ^ key 得到的密文 b 为 9834. 然后针对密文 9834 再次进行运算 b ^ key, 得到的就是原来的明文 1234. (对于字符串的对称加密也是同理, 每一个字符都可以表示成一个数字) 当然, 按位异或只是最简单的对称加密。 HTTPS 中并不是使用按位异或。
2.非对称加密
概念： 需要两个密钥来进行加密和解密，这两个密钥是公开密钥（public key，简称公钥）和私有密钥（private key，简称私钥）。
常见非对称加密算法(了解)：RSA，DSA，ECDSA • 特点：算法强度复杂、安全性依赖于算法与密钥但是由于其算法复杂，而使得加密解密速度没有对称加密解密的速度快。 非对称加密要用到两个密钥, 一个叫做 "公钥", 一个叫做 "私钥". 公钥和私钥是配对的. 最大的缺点就是运算速度非常慢，比对称加密要慢很多.
用法：
- 通过公钥对明文加密, 变成密文
- 通过私钥对密文解密, 变成明文
也可以反着用
- 通过私钥对明文加密, 变成密文
- 通过公钥对密文解密, 变成明文
2.4.数据摘要 && 数据指纹
数据摘要为什么叫做数据指纹，因为数据摘要具有唯一性，跟人的指纹一样具有唯一性
- 数字指纹(数据摘要),其基本原理是利用单向散列函数(Hash 函数)对信息进行运算,生成一串固定长度的数字摘要。数字指纹并不是一种加密机制,但可以用来判断数据有没有被篡改。
- 摘要常见算法：有 MD5、SHA1、SHA256、SHA512 等，算法把无限的映射成有限，因此可能会有碰撞（两个不同的信息，算出的摘要相同，但是概率非常低）
- 摘要特征：和加密算法的区别是，摘要严格意义不是加密，因为没有解密，只不过从摘要很难反推原信息，通常用来进行数据对比
比如数据库明文密码保存——不推荐，我们就可以将密码进行摘要保存
2.5. 数字签名
摘要经过加密，就得到数字签名
3.HTTPS 的工作过程探究
既然要保证数据安全, 就需要进行 "加密". 网络传输中不再直接传输明文了, 而是加密之后的 "密文". 加密的方式有很多, 但是整体可以分成两大类: 对称加密 和 非对称加密
方案 1 – 只使用对称加密
如果通信双方都各自持有同一个密钥 X，且没有别人知道，这两方的通信安全当然是可以被保证的（除非密钥被破解）
但是我们怎么让客户端双方都知道这个锁是什么呢，如果明文传递的话，不就是又泄露了！
所以只用对称加密，首次的时候，无法同步双方的密钥X。
方案 2 – 只使用非对称加密
鉴于非对称加密的机制，如果服务器先把公钥以明文方式传输给浏览器，之后浏览器向服务器传数据前都先用这个公钥加密好再传，从客户端到服务器信道似乎是安全的(有安全问题)，因为只有服务器有相应的私钥能解开公钥加密的数据。 但是服务器到浏览器的这条路怎么保障安全？
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，若这个公钥被中间人劫持到了，那他也能用该公钥解密服务器传来的信息了！
方案二保证单向的数据安全（但也是临时的），并且运算速度非常慢，所以也不采用！
方案二的安全隐患：
但是服务器到浏览器的这条路怎么保障安全？ 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，若这个公钥被中间人劫持到了，那他也能用该公钥解密服务器传来的信息了！
所以也存在安全隐患！
方案 3 – 双方都使用非对称加密
存在的问题：
方案 4 – 非对称加密 + 对称加密
通信过程：
由于对称加密的效率比非对称加密⾼很多, 因此只是在开始阶段协商密钥的时候使用非对称加密, 后 续的传输仍然使用对称加密，所以效率问题解决了！
虽然上面已经比较接近答案了，但是依旧有安全问题 方案 2，方案 3，方案 4 都存在一个问题，如果最开始，中间人就已经开始攻击了呢？
4.中间人攻击 – 针对上面的场景
Man-in-the-MiddleAttack，简称“MITM 攻击”
确实，在方案 2/3/4 中，客户端获取到公钥 S 之后，对客户端形成的对称秘钥 X 用服务端给客户端的公钥 S 进行加密，中间人即使窃取到了数据，此时中间人确实无法解出客户端形成的密钥 X，因为只有服务器有私钥 S'。 但是中间人的攻击，如果在最开始握手协商的时候就进行中间人攻击了，那就不一定了，假设hacker 已经成功成为中间人了呢？！
攻击流程：
上面的攻击方案，同样适用于方案 2，方案 3 问题本质出在哪里了呢？客户端无法确定收到的公钥是否是合法的！那么如何让client得知，自己收到的“公钥”是合法的呢？
5.证书的引入
CA 认证 服务端在使用 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申请者信息、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，证明服务端公钥的权威性
这个证书可以理解成是一个结构化的字符串, 里面包含了以下信息: • 证书发布机构 • 证书有效期 • 公钥 • 证书所有者 • 签名
6.理解数据签名
数据签名就是将数据摘要或者指纹进行加密。
当服务端申请 CA 证书的时候，CA 机构会对该服务端进行审核，并专门为该网站形成
数字签名过程
验证过程：
那么客户端的签名者公钥是从哪里来的呢？所有的浏览器（客户端），一般都要有内置可信的CA机构或者授权的子机构的公钥！
7.HTTPS最终方案：非对称加密 + 对称加密 + 证书认证
在客户端和服务器刚一建立连接的时候, 服务器给客户端返回一个 证书，证书包含了之前服务端的公钥, 也包含了网站的身份信息.
客户端进行认证
client第一次请求，得到返回结果，不仅仅得到了公钥，实际上client得到的是一个”证书“，CA机构签发的证书。
客户端获取到这个证书之后, 会对证书进行校验(防止证书是伪造的).
- 判定证书的有效期是否过期
- 判定证书的发布机构是否受信任(操作系统中已内置的受信任的证书发布机构).
- 验证证书是否被篡改: 从系统中拿到该证书发布机构的公钥, 对签名解密, 得到一个hash 值(称为数据摘要), 设为 hash1. 然后计算整个证书的 hash 值, 设为 hash2. 对比 hash1 和 hash2 是否相等. 如果相等, 则说明证书是没有被篡改过的
常见问题：
中间人有没有可能篡改该证书？
由于中间人没有 CA 机构的私钥，所以无法 hash 之后用私钥加密形成签名，那么也就没法办法对篡改后的证书形成匹配的签名，这个世界上只有CA机构有私钥，也就意味着，只有CA机构才有对数据进行签名的能力！
中间人整个掉包证书？
- 因为中间人没有 CA 私钥，所以无法制作假的证书
- 所以中间人只能向 CA 申请真证书，然后用自己申请的证书进行掉包
- 这个确实能做到证书的整体掉包，但是别忘记，证书明文中包含了域名等服务端认证信息，如果整体掉包，客户端依旧能够识别出来。
- 永远记住：中间人没有 CA 私钥，所以对任何证书都无法进行合法修改，包括自己的
为什么签名不直接加密，而是要先 hash 形成摘要?
缩⼩签名密文的⻓度,加快数字签名的验证签名的运算速度
HTTPS通信的完整流程：
总结 HTTPS 工作过程中涉及到的密钥有三组：
- 第一组(非对称加密): 用于校验证书是否被篡改. 服务器持有私钥(私钥在形成 CSR 文件与申请证书时获得), 客户端持有公钥(操作系统包含了可信任的 CA 认证机构有哪些, 同时持有对应的公钥). 服务器在客户端请求时，返回携带签名的证书. 客户端通过这个公钥进行证书验证, 保证证书的合法性，进一步保证证书中携带的服务端公钥权威性。
- 第二组(非对称加密): 用于协商生成对称加密的密钥. 客户端用收到的 CA 证书中的公钥(是可被信任的)给随机生成的对称加密的密钥加密, 传输给服务器, 服务器通过私钥解密获取到对称加密密钥.
- 第三组(对称加密): 客户端和服务器后续传输的数据都通过这个对称密钥加密解密.
其实一切的关键都是围绕这个对称加密的密钥. 其他的机制都是辅助这个密钥工作的！
