2. TLS/SSL的工作原理

TLS/SSL 全称安全传输层协议(Transport Layer Security), 是介于TCP和HTTP之间的一层安全协议,不影响原有的TCP协议和HTTP协议,所以使用HTTPS基本上不需要对HTTP页面进行太多的改造。

TLS/SSL的功能实现主要依赖三类基本算法:散列函数hash对称加密非对称加密。这三类算法的作用如下:

  • 基于散列函数验证信息的完整性
  • 对称加密算法采用协商的秘钥对数据加密
  • 非对称加密实现身份认证和秘钥协商
(1)散列函数hash

常见的散列函数有MD5、SHA1、SHA256。该函数的特点是单向不可逆,对输入数据非常敏感,输出的长度固定,任何数据的修改都会改变散列函数的结果,可以用于防止信息篡改并验证数据的完整性。

**特点:**在信息传输过程中,散列函数不能三都实现信息防篡改,由于传输是明文传输,中间人可以修改信息后重新计算信息的摘要,所以需要对传输的信息和信息摘要进行加密。

(2)对称加密

对称加密的方法是,双方使用同一个秘钥对数据进行加密和解密。但是对称加密的存在一个问题,就是如何保证秘钥传输的安全性,因为秘钥还是会通过网络传输的,一旦秘钥被其他人获取到,那么整个加密过程就毫无作用了。 这就要用到非对称加密的方法。

常见的对称加密算法有AES-CBC、DES、3DES、AES-GCM等。相同的秘钥可以用于信息的加密和解密。掌握秘钥才能获取信息,防止信息窃听,其通讯方式是一对一。

**特点:**对称加密的优势就是信息传输使用一对一,需要共享相同的密码,密码的安全是保证信息安全的基础,服务器和N个客户端通信,需要维持N个密码记录且不能修改密码。

(3)非对称加密

非对称加密的方法是,我们拥有两个秘钥,一个是公钥,一个是私钥。公钥是公开的,私钥是保密的。用私钥加密的数据,只有对应的公钥才能解密,用公钥加密的数据,只有对应的私钥才能解密。我们可以将公钥公布出去,任何想和我们通信的客户, 都可以使用我们提供的公钥对数据进行加密,这样我们就可以使用私钥进行解密,这样就能保证数据的安全了。但是非对称加密有一个缺点就是加密的过程很慢,因此如果每次通信都使用非对称加密的方式的话,反而会造成等待时间过长的问题。

常见的非对称加密算法有RSA、ECC、DH等。秘钥成对出现,一般称为公钥(公开)和私钥(保密)。公钥加密的信息只有私钥可以解开,私钥加密的信息只能公钥解开,因此掌握公钥的不同客户端之间不能相互解密信息,只能和服务器进行加密通信,服务器可以实现一对多的的通信,客户端也可以用来验证掌握私钥的服务器的身份。

**特点:**非对称加密的特点就是信息一对多,服务器只需要维持一个私钥就可以和多个客户端进行通信,但服务器发出的信息能够被所有的客户端解密,且该算法的计算复杂,加密的速度慢。

综合上述算法特点,TLS/SSL的工作方式就是客户端使用非对称加密与服务器进行通信,实现身份的验证并协商对称加密使用的秘钥。对称加密算法采用协商秘钥对信息以及信息摘要进行加密通信,不同节点之间采用的对称秘钥不同,从而保证信息只能通信双方获取。这样就解决了两个方法各自存在的问题。

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