HTTPS演化過程(對稱加密、非對稱加密、公鑰、私鑰、數(shù)字簽名、數(shù)字證書)

1.對稱數(shù)據(jù)加密

就像上圖所示, 這加密和解密算法是公開的,那個密鑰是保密的, 只有兩人才知道, 這樣生成的加密消息(密文) 別人就無法得知了。這叫對稱加密算法,因為加密和解密用的是同一個密鑰。

問題來了,這個密鑰的雙方必須得知道,但是通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送又不安全,這該怎么辦呢?這時候就出現(xiàn)了非對稱數(shù)據(jù)加密。

2.RSA:非對稱加密

這個RSA算法非常有意思,它不是像之前的算法, 雙方必須協(xié)商一個保密的密鑰, 而是有一對兒鑰匙, 一個是保密的,稱為私鑰,另外一個是公開的,稱為公鑰。

更有意思的是,用私鑰加密的數(shù)據(jù),只有對應(yīng)的公鑰才能解密,用公鑰加密的數(shù)據(jù), 只有對應(yīng)的私鑰才能解密。


有了這兩個漂亮的特性, 當(dāng)張大胖給Bill發(fā)消息的時候, 就可以先用Bill的公鑰去加密(反正Bill的公鑰是公開的,地球人都知道), 等到消息被Bill 收到后, 他就可以用自己的私鑰去解密(只有Bill才能解開,私鑰是保密的 )【也就是A發(fā)送消息給B時候,利用B的公鑰,然后B收到后利用私鑰解密接收。】


反過來也是如此, 當(dāng)Bill 想給張大胖發(fā)消息的時候,就用張大胖的公鑰加密, 張大胖收到后,就用自己的私鑰解密。

3.非對稱加密+對稱加密

為什么會出現(xiàn)這種情況呢?

因為RSA的加密和解密的速度比較慢,RSA的算法比之前的對稱密鑰算法要慢上百倍。

回到咱們最初的問題,我們想用一個密鑰來加密通信,那個對稱加密算法是非常快的,但是苦于密鑰無法安全傳輸, 現(xiàn)在有了RSA ,我想可以結(jié)合一下, 分兩步走 (1) 我生成一個對稱加密算法的密鑰, 用RSA的方式安全發(fā)給你, (2) 我們隨后就不用RSA了, 只用這個密鑰,利用對稱加密算法來通信,這樣即可以保證安全又可以加快速度。【也就是只利用RSA傳輸密鑰,保證密鑰的安全。然后利用對稱加密進行信息傳輸。】

這樣以來既解決了密鑰的傳遞問題, 又解決了RSA速度慢的問題,不錯。

于是兩人就安全地傳遞了對稱加密的密鑰, 用它來加密解密,果然快多了!

HTTPS就是使用上述混合加密的方法。

4.中間人攻擊

這個話題,主要是針對你如何確認對面的人是你想通信的人。

假如啊,Bill給你發(fā)公鑰的時候, 有個中間人,截取了Bill的公鑰, 然后把自己的公鑰發(fā)給了你,冒充Bill ,你發(fā)的消息就用中間人的公鑰加了密,那中間人利用自己的密鑰不就可以解密看到消息了【這個是利用自己的密鑰,然后自己的私鑰接收】?同時,還可以用Bill的公鑰加密,發(fā)給Bill , Bill和我根本都意識不到, 還以為我們在安全傳輸呢!【這個是利用Bill的公鑰,發(fā)送自己的信息給Bill。】


**看來問題出現(xiàn)在公鑰的分發(fā)上!**雖然這個東西是公開的,但是在別有用心的人看來,截取以后還可以干壞事 !

但是怎么安全地分發(fā)公鑰呢? 似乎又回到了最初的問題: 怎么安全的保護密鑰(之前是利用非對稱保護私鑰的傳輸,現(xiàn)在是考慮如何保證公鑰的發(fā)送方)?

可是似乎和最初的問題還不一樣,這一次的公鑰不用保密,但是一定得有個辦法聲明這個公鑰確實是Bill的, 而不是別人的。

5.信息摘要、數(shù)字簽名、數(shù)字證書

簡單來講是這樣的, Bill可以把他的公鑰和個人信息用一個Hash算法生成一個消息摘要, 這個Hash算法有個極好的特性,只要輸入數(shù)據(jù)有一點點變化,那生成的消息摘要就會有巨變,這樣就可以防止別人修改原始內(nèi)容。


可是作為攻擊者的中間人笑了: “雖然我沒辦法改公鑰,但是我可以把整個原始信息都替換了, 生成一個新的消息摘要, 你不還是辨別不出來?”

張大胖說你別得意的太早 , 我們會讓有公信力的認證中心(簡稱CA)用它的私鑰對消息摘要加密,形成簽名:


這還不算, 還把原始信息和數(shù)據(jù)簽名合并, 形成一個全新的東西,叫做“數(shù)字證書”


大胖接著說:當(dāng)Bill把他的證書發(fā)給我的時候, 我就用同樣的Hash 算法, 再次生成消息摘要,然后用CA的公鑰對數(shù)字簽名解密, 得到CA創(chuàng)建的消息摘要, 兩者一比,就知道有沒有人篡改了!

如果沒人篡改, 我就可以安全的拿到Bill的公鑰嘍,有了公鑰, 后序的加密工作就可以開始了。


那么這個CA的公鑰怎么保證他的安全性?

附注:我們利用上面數(shù)字證書保證傳輸安全的前提就是,我們默認CA的公鑰是安全的。因為CA的公鑰安全,所以得出的消息摘要是安全的,這就可以與Hash算法得出的消息摘要比較是否相同,從而確保消息的安全的。

6.HTTPS

數(shù)字證書的實例:HTTPS協(xié)議。這個協(xié)議主要用于網(wǎng)頁加密。

1.首先,客戶端向服務(wù)器發(fā)出加密請求。


2.服務(wù)器用自己的私鑰加密網(wǎng)頁以后,連同本身的數(shù)字證書,一起發(fā)送給客戶端。


3.客戶端(瀏覽器)的"證書管理器",有"受信任的根證書頒發(fā)機構(gòu)"列表。客戶端會根據(jù)這張列表,查看解開數(shù)字證書的公鑰是否在列表之內(nèi)。


4.如果數(shù)字證書記載的網(wǎng)址,與你正在瀏覽的網(wǎng)址不一致,就說明這張證書可能被冒用,瀏覽器會發(fā)出警告。


5.如果這張數(shù)字證書不是由受信任的機構(gòu)頒發(fā)的,瀏覽器會發(fā)出另一種警告

6.如果數(shù)字證書是可靠的,客戶端就可以使用證書中的服務(wù)器公鑰,對信息進行加密,然后與服務(wù)器交換加密信息


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