HTTP协议

HTTP协议全称Hyper Text Transfer Protocol,翻译过来就是超文本传输协议,位于TCP/IP四层模型当中的应用层。

HTTPS协议_对称加密

HTTP协议通过请求/响应的方式,在客户端和服务端之间进行通信。

HTTPS协议_服务端_02

这一切看起来很美好,但是HTTP协议有一个致命的缺点:​不够安全​。HTTP协议的信息传输完全以明文方式,不做任何加密,相当于是在网络上“裸奔”。这样会导致什么问题呢?由于传输信息是明文,这个信息有可能被某个中间人恶意截获甚至篡改。这种行为叫做​中间人攻击​。

传输加密

可以事先约定一种​对称加密​方式,并且约定一个随机生成的密钥。后续的通信中,信息发送方都使用密钥对信息加密,而信息接收方通过同样的密钥对信息解密。这样做是不是就绝对安全了呢?并不是。虽然我们在后续的通信中对明文进行了加密,但是第一次约定加密方式和密钥的通信仍然是明文,如果第一次通信就已经被拦截了,那么密钥就会泄露给中间人,中间人仍然可以解密后续所有的通信内容。

这可怎么办呢?别担心,我们可以使用​非对称加密​,为密钥的传输做一层额外的保护。非对称加密的一组秘钥对中,包含一个公钥和一个私钥。明文既可以用公钥加密,用私钥解密;也可以用私钥加密,用公钥解密。在小A和小B建立通信的时候,小B首先把自己的公钥Key1发给小A;收到小B的公钥以后,小A自己生成一个用于对称加密的密钥Key2,并且用刚才接收的公钥Key1对Key2进行加密(这里有点绕),发送给小B;小B利用自己非对称加密的私钥,解开了公钥Key1的加密,获得了Key2的内容。从此以后,两人就可以利用Key2进行对称加密的通信了。在通信过程中,即使中间人在一开始就截获了公钥Key1,由于不知道私钥是什么,也无从解密。但是中间人虽然不知道小B的私钥是什么,但是在截获了小B的公钥Key1之后,却可以偷天换日,自己另外生成一对公钥私钥,把自己的公钥Key3发送给小A。

HTTPS协议_对称加密_03

HTTPS协议_服务端_04

这样一来,两个人后续的通信尽管用Key2做了对称加密,但是中间人已经掌握了Key2,所以可以轻松进行解密。

证书颁发机构(CA)

证书包含如下信息:

HTTPS协议_非对称加密_05


为了便于说明,我们这里做了简化,只列出了一些关键信息。至于这些证书信息的用处,我们看看具体的通信流程就能够弄明白了。

流程如下:

1.作为服务端的小B,首先把自己的公钥发给证书颁发机构,向证书颁发机构申请证书。

2.证书颁发机构自己也有一对公钥私钥。机构利用自己的私钥来加密Key1,并且通过服务端网址等信息生成一个证书签名,证书签名同样经过机构的私钥加密。证书制作完成后,机构把证书发送给了服务端小B。


3.当小A向小B请求通信的时候,小B不再直接返回自己的公钥,而是把自己申请的证书返回给小A。


4.小A收到证书以后,要做的第一件事情是验证证书的真伪。需要说明的是,​各大浏览器和操作系统已经维护了所有权威证书机构的名称和公钥​。所以小A只需要知道是哪个机构颁布的证书,就可以从本地找到对应的机构公钥,解密出证书签名。

接下来,小A按照同样的签名规则,自己也生成一个证书签名,如果两个签名一致,说明证书是有效的。验证成功后,小A就可以放心地再次利用机构公钥,解密出服务端小B的公钥Key1。


5.像之前一样,小A生成自己的对称加密密钥Key2,并且用服务端公钥Key1加密Key2,发送给小B。


6.最后,小B用自己的私钥解开加密,得到对称加密密钥Key2。于是两人开始用Key2进行对称加密的通信。


在这样的流程下,我们不妨想一想,中间人是否还具有使坏的空间呢?

然而并没有什么卵用,因为证书的签名是由服务端网址等信息生成的,并且经过机构私钥加密,中间人也无法篡改。所以发给小A的假证书是无法验证通过的。

HTTPS协议

HTTPS在HTTP协议的基础上增加了SSL安全层,刚才介绍的一系列认证流程就是在SSL层当中完成的。


HTTPS协议_非对称加密_06

注:最新推出的TLS协议,是SSL 3.0协议的升级版,和SSL协议的大体原理是相同的。