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SSL/TLS

发表于 更新于 阅读次数： Valine：

因为要给服务器的一些域名添加https借此机会了解下SSL/TLS

原始加密

假设A向B通信没有任何的加密，中间一个C拦截掉A的消息后，那么A与B之间的通信毫无隐私可言。那么就出现了第一种加密方式。

对称加密：加密和解密使用同一个密钥。
接下来的A向B通信方式是：

  • 1 协商一个两者都有的密钥
  • 2 A用密钥将消息加密后传输
  • 3 B得到加密后的消息，用同一个密钥解密得到原始消息

优点：
就算C拦截掉了A发给B加密的信息，没有密钥那么C也没办法获取到原始信息

缺点:

  • 1 协商密钥只能线下获取，否则密钥被C拿到到了一样C就可以得到A和B之间通信的消息
  • 2 通过暴力破解的方式可以破解56bit的DES加密信息，为了应对这样的情况只好提出新的协议如 triple-DES(最长168bit)、AES(最长256bit)，在目前的计算机计算来看无法短期内被暴力破解

升级加密

由于A可能和很多人通信，不可能每次通信前必须线下交换密钥。接下来出现了可以将自己的 pulic key（公钥）在网上传播的加密方式。

非对称加密： 每个用户有两个密钥一个public key(公钥)另一个private key（私钥），加密用其中的一个key解密必须用另一个key。（比如使用pulick key加密的信息就只能用private key来解密，抑或加密用private key解密就只能用public key）双方各执持有对方的public key，各执保留自己的private key。

这样C拿到一方的public key没有private key也是没办法破解消息。

接下来的A向B通信方式是：

  • 1 A和B在网上交换各自的public key，各自保留自己的private key
  • 2 A将要发送的数据进行hash计算出一段hash值，用自己private key对这段hash值进行加密。A将要发送的数据使用B的public key进行加密。最后将加密后的hash以及加密后的数据加上一些其他东西发送给B
  • 3 B收到加密后的hash以及加密的数据。B用A的public key将加密后hash解密得到原始hash。B用自己的private key解密加密后的数据得到原始数据，在将原始数据进行hash计算得到hash值，与前面解密得到的hash对比。如果一致那么数据可以使用。

优点：

  • 1 就算知道public key也没办法解密消息

缺点：

  • 1 非对称加密由于数学原因相对于对称加密要消耗更多（指数级别）的CPU资源
  • 2 非对称加密情况下，如果C分别获取了A和B的public key并且用自己的public key分别发给A和B,就可能出现以下情况。
    • 2.1 A将用自己的private key加密数据的hash值，用C的public key加密数据
    • 2.2 C拦截到加密后的hash值，以及加密后的数据。C用自己的private key解密加密后的数据（这样就得到原始数据），并且C将篡改后的原始数据计算hash值，并且用C自己的private key计算出加密后hash值，再用先前拦截到B的public key加密篡改后的数得到加密后的数据。将篡改后的加密hash值、加密数据发送给B
    • 2.3 B收到以后两个数据后，先用自己的private key解密数据之后计算hash值，再用C传来的假public key解密hash值，发现匹配。

现代加密

上面非对称加密的第二个缺陷的关键问题：public key无法保证是对方的。

CA（Certificate Authority）证书认证就是解决这个问题的，CA的工作方式如下
1： B先将自己的public key和其他一些信息交给CA
2： CA用自己的private key加密这些信息生产B的数字证书，返回给B
3： 当B向A传递自己的pulic key时，B传递数字证书给A
4： A拿到数字证书通过CA证书（包含CA的public key）解密B的数字证书获取到B的public key

这里有一个关键的地方怎么保证CA不被劫持，原因是CA将自己的证书集成到浏览器和操作系统中，只有在浏览器或者操作系统被劫持的情况CA才有可能被劫持。这样只要操作系统和浏览器不被劫持就能保证交换public key

非对称加密处理缓慢的问题在实际SSL/TLS使用场景中是大体上是如下解决的（细节有差别）：

  • 1 先通过CA保证交换public key
  • 2 再通过非对称算法交换对称加密密钥（一部分）
  • 3 最后通过对称加密，加密通信

HTTPS

最常见的SSL/TLS使用场景为HTTPS（HTTP over SSL）, CA作为公证机构一般是要收费的，用户（普通人）是不会去申请的，而服务端一般会去申请，所有实际的HTTPS如下：

  • 1 用户向服务端发起一个安全连接请求
  • 2 服务端返回一个经过CA认证的数字证书，客户通过浏览器内置的CA解密证书得到服务端public key
  • 3 用户使用public key加密一个对称加密算法的密钥，并且发送给服务端
  • 4 服务端使用自己的private key解密得到原始的对称算法密钥
  • 5 双方通信使用对称算法密钥加密和解密