【网络原理】HTTPS详解

一.HTTPS的相关基本概念

HTTPS:由于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. 可能会出现运营商劫持,黑客入侵等不利影响, 因此就引入了HTTPS,其本质上就是在HTTP协议的基础上,引入了一个加密层SSM.
什么是运营商劫持?
例如我们要从搜狗下载一个天天动听.此时就会出现这种情况.

本身是要从搜狗下载天天动听,但是经过运营商之后,下载的链接就变成了QQ浏览器.这个过程就叫做运营商劫持.
明文 : 就是要传输的真实的数据. 你要给服务其发送什么要求.
密文 : 就是针对明文加密之后的内容. 这个内容越离谱,越难,你的明文就越不容易被别人发现.
从明文到密文的过程,就称为加密 ; 从密文到明文的过程, 就称为解密.
密钥 : 加密和解密的过程中都需要涉及如何加密,以及拿到密文之后如何解密 , 这个加密和解密的东西称为密钥.
公钥 : 对外公开的密钥 ; 私钥 : 不对外公开自己保存的密钥, 公钥私钥往往是成对出现的.
对称加密 : 加密和解密时是使用的同一个密钥.
非对称加密 : 加密和解密是使用的不同的密钥. 例如k1,k2这一对密钥, 当使用k1来进行加密时,就使用k2进行解密 ; 使用k2来进行加密时,就使用k1来进行解密.

二. HTTPS 的工作过程

HTTPS的工作过程,本质上就是对HTTP进行数据加密的过程,主要是针对HTTP的header和body这两部分进行加密.加密的手段主要有对称加密和非对称加密.

1.对称加密

顾名思义就是通过对称的方式进行加密,对称就意味着加密和解密使用的是同一种密钥.
优点:
1. 加密速度快：对称加密的计算量小，因此加密速度相对较快，适合大规模数据的加密处理。
2. 加密效率高：由于对称加密算法的实现相对简单，它能够高效地在硬件和软件中实现，对系统性能的影响较小。
3. 资源消耗少：对称加密算法对计算资源和内存的需求较低，这使得它在资源受限的环境中也能高效运行。
4. 算法公开：对称加密算法是公开的，这意味着它们经过了广泛的审查和测试，从而增强了信任和使用的安全性。
缺点:
1. 密钥管理复杂：对称加密的主要缺点之一是密钥管理和分发的复杂性。在数据传送前，发送方和接收方必须商定好密钥，并且双方都必须妥善保存密钥。一旦密钥泄露，加密信息的安全就无法得到保障。
2. 安全性问题：如果密钥在互联网上传输过程中被黑客截获，那么通信过程的安全性将受到严重威胁。
3. 不适合多方通信：对于涉及多方的通信，需要为每对通信者生成和管理唯一的密钥，这在大规模系统中难以管理。
  
  注:
- 对称加密的时候,客户端和服务器需要使用同一个密钥.
- 不同的客户端,需要使用不同的密钥.(如果所有的客户端服务器的密钥都相同,那么加密就失去了它的意义)
- 因此,每个客户端连接到服务器的时候, 客户端/服务器都需要生成一对随机的密钥,并告知对方.
- 由上图可知,这样的加密仍然存在很大的问题,黑客很容易就获取到用户传输的内容.

2.非对称加密

非对称加密,就是运用不同的密钥, 对客户端和服务器进行加密,这一对密钥一般都是由服务器生成,然后服务器把生成的公钥交给服务器,然后进行网络通信
优点:
1. 安全性高：非对称加密算法使用一对密钥，公钥用于加密，私钥用于解密。这种机制确保了即使公钥被广泛传播，只要私钥保持安全，加密信息就无法被未授权者解密。
2. 身份验证强：由于私钥是保密的，只有拥有私钥的一方才能对信息进行解密，这提供了一种强大的身份验证机制。在数字签名和证书中，这是一种确认信息发送者身份的方法。
3. 灵活性大：非对称加密允许任何人使用公钥加密信息，而不用担心密钥泄露的问题。这种方式特别适合于需要与许多不同方进行安全通信的场景。
缺点:
1. 性能较低：与对称加密相比，非对称加密的处理速度较慢，因此不适合加密大量数据。
2. 资源消耗大：非对称加密算法通常需要更长的密钥和更复杂的计算过程，这导致它们在计算资源和处理时间上比对称加密更为昂贵。
3. 密钥管理复杂：虽然公钥可以公开分发，但私钥的安全管理仍然是一个挑战。一旦私钥被泄露，整个加密体系的安全性就会受到威胁。

非对称加密的本质就是对对称加密的密钥进行非对称加密, 那为什么不直接使用非对称加密对数据进行加密呢?-->主要是因为非对称加密的成本高,不适合处理大规模数据,因此使用对称加密进行数据的传输和接收,使用非对称加密对数据进行保护

详细语言解释上述的传输过程

客户端随机生成对称密钥,假设密钥的值为key1. 服务器这边也会提前生成一对非对称密钥,假设公钥为public, 私钥为private
然后客户端需要发送一个请求到服务器, 目的是获取公钥public.
然后,客户端使用服务器传过来的公钥对key进行加密,然后通过公钥public进行数据加密传输
服务器收到由公钥传输的数据,然后用私钥进行解密,然后用key进行数据传输.

三.引入证书

看似使用非对称加密已经很安全了,但是黑客仍然可以攻破这个加密手段, 黑客可以通过伪造一对公钥和私钥的方法来进行数据窃取.
具体的细节可以参照下图:

要解决这个问题最关键的一部就是要保证发过来public公钥的是由服务器生成的,而不是由黑客伪造的public公钥 ,解决这个问题的手段就是使用让服务器提供一个证书

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...

证书的验证过程:

所谓的签名,本质上就是一个经过加密的检验和!! 把证书中的其他字段(服务器域名,证书的有效时间等)通过一系列算法(CRC,MD5等) , 得到一个较短的字符串.===>校验和

客户端拿到证书之后,主要做两件事:

按照同样的校验和算法,把证书的其他字段都重新算一遍,得到校验和1.
使用系统中内置的公证机构的公钥,对证书进行解密,得到校验和2. 此时只需比较校验和是否相同即可.

黑客有没有可能篡改该证书？

• 黑客篡改了证书的明文

• 由于他没有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

• 如果强行篡改，客⼾端收到该证书后会发现明⽂和签名解密后的值不一致，则说明证书已被篡改，

证书不可信，从而终止向服务器传输信息，防止信息泄露给黑客黑客整个掉包证书？

• 因为黑客没有CA私钥，所以⽆法制作假的证书(为什么？)

• 所以黑客只能向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：黑客没有CA私钥，所以对任何证书都无法进行合法修改，包括自己的