Linux网络的HTTPS

1、HTTPS加密的相关概念

[1.1 加密的概念](#1.1 加密的概念)

[1.2 加密的原因](#1.2 加密的原因)

[1.3 加密的常见方式](#1.3 加密的常见方式)

[1.3.1 对称加密](#1.3.1 对称加密)

[1.3.2 非对称加密](#1.3.2 非对称加密)

[1.4 数据摘要 && 数据指纹](#1.4 数据摘要 && 数据指纹)

[1.5 数字签名](#1.5 数字签名)

2、HTTPS的加密过程的探究

[2.1 一个对称加密](#2.1 一个对称加密)

[2.2 一个非对称加密](#2.2 一个非对称加密)

[2.3 两个非对称加密](#2.3 两个非对称加密)

[2.4 一个非对称加密+一个对称加密](#2.4 一个非对称加密+一个对称加密)

[2.5 中间人攻击](#2.5 中间人攻击)

[2.5.1 破解两个非对称密钥](#2.5.1 破解两个非对称密钥)

[2.5.2 破解一个非对称密钥+一个对称密钥](#2.5.2 破解一个非对称密钥+一个对称密钥)

[2.6 一个证书认证+一个非对称加密+一个对称加密](#2.6 一个证书认证+一个非对称加密+一个对称加密)

[2.6.1 CA证书](#2.6.1 CA证书)

[2.6.2 具体流程](#2.6.2 具体流程)

[2.7 HTTPS的握手流程](#2.7 HTTPS的握手流程)

1、HTTPS加密的相关概念

1.1 加密的概念

明文：指未经过加密处理 的原始数据。
密文：指明文经过加密 算法处理后得到的不可直接读取 的乱码数据。
密钥：指用于加密或解密 的 "钥匙 "，是一串特定的字符串 或数字。
HTTPS也是一个应用层协议 ，是在HTTP协议的基础上引入了一个加密层：

1.2 加密的原因

因为HTTP的内容是明文传输 的，明文数据会经过 路由器、WIFI热点、通信服务运营商、代理服务器等多个物理节点 ，如果信息在传输过程中被劫持 ，传输的内容就完全暴露了 ，这就是中间人攻击 ，所以我们需要对信息进行加密。

1.3 加密的常见方式

1.3.1 对称加密

对称加密（Symmetric Encryption）
核心特点：加密和解密使用同一把密钥 （称为 "对称密钥"），就像用同一把钥匙锁门和开门。
优点：
- 加密解密速度极快，适合处理大量数据（如文件、视频）。
缺点：
- 密钥需要在通信双方之间提前传递，一旦密钥泄露 ，加密就会失效（密钥分发是难题）。

1.3.2 非对称加密

非对称加密（Asymmetric Encryption）
公钥：可以公开给任何人，用于加密数据或验证签名。
私钥：必须严格保密，用于解密公钥加密的数据，或生成签名。
（规则：公钥加密 的数据只能用对应的唯一私钥解密 ，私钥加密 的数据只能用对应的公钥解密）
优点：
- 无需传递私钥 ，只需公开公钥 ，解决了对称加密的密钥分发问题。
缺点：
- 加密解密速度慢，不适合处理大量数据。

1.4 数据摘要 && 数据指纹

数据摘要（Data Digest）：是一个更宽泛的概念，指通过哈希算法 （如 MD5、SHA-1、SHA-256）对原始数据进行计算 后，得到的一段固定长度 的唯一字符串 。
- 它的核心作用是验证数据的完整性，即判断数据是否被篡改。只要原始数据有任何微小变化，其生成的摘要都会完全不同。
数据指纹（Data Fingerprint）：是数据摘要的一种实际应用场景，特指将数据摘要用于标识数据唯一性的情况。
以下用的是数据摘要 ，判断数据是否被篡改。

1.5 数字签名

数据摘要经过加密 就是数字签名。

2、HTTPS的加密过程的探究

2.1 一个对称加密

Client直接发送对称密钥X ，中间人就知道对称密钥X了 ，对称密钥X就泄露了。
首次无法同步对称密钥X 。整体 不安全。

2.2 一个非对称加密

Client 把公钥X 给Server ，私钥X'自己留着。
Server->Client ：
- Server 用公钥X加密 ，只有Client 持有的对应唯一私钥X' 能解密，所以Server->Client看起来安全。
Client->Server ：
- Client 用私钥X'加密 ，持有对应公钥X 的中间人能解密 ，所以不安全。
整体 不安全。
注意：Client自己也应该有公钥X，不过
- 这个公钥加密，只有私钥能解密，但是只有自己有私钥，自己加密，最后自己解密？
- 这个公钥解密，那么私钥就是加密，但是只有自己有私钥，自己先加密，最后自己解密？
所以，非对称加密的密钥 使用逻辑是 "单向配对 "：一般是给别人公钥 ，别人来进行加密，自己私钥解密。

2.3 两个非对称加密

双方都有公钥和私钥。
把公钥给对方 ，对方用公钥加密 ，只有另一方 的唯一的私钥能够解密。
整体 看起来安全 ，但是慢。

2.4 一个非对称加密+一个对称加密

Server 把公钥 Z给Client ，Client 用公钥 Z把对称密钥 X加密为YYY(密文数据 )，发送给Server ，Server 用对应的唯一的私钥 Z'将YYY，解密为对称密钥X。
此后，双方用对称密钥X ，进行加密解密。
整体看起来安全 ，且效率不错。

2.5 中间人攻击

讨论了这么多，目前只有第三种 (两个非对称加密 )，第四种 (一个非对称加密+一个对称加密 )，整体看起来安全。其实不安全 ，中间人搞一套自己的公钥和私钥 就能破解。

2.5.1 破解两个非对称密钥

对于两个非对称加密：
Client 发送自己的公钥X ，中间人将公钥X 换成自己的公钥M ，将公钥M 发给Server ，Server 用中间人的公钥M加密 ，发送加密的数据，中间人 使用对应的唯一的私钥M'解密 ，知道了明文信息 ，再将明文信息用公钥X加密 ，发送给Client ，Client 用私钥X'解密。
另一方向类似。
这样，在双方都不知道的情况下 ，中间人就破解了信息。

2.5.2 破解一个非对称密钥+一个对称密钥

对于一个非对称加密+一个对称加密：
Server 发送自己的公钥Z ，中间人将公钥Z 换成自己的公钥M ，将公钥M 发给Client ，Client 用中间人的公钥M对对称密钥X加密 ，发送加密的数据AAA，中间人 使用对应的唯一的私钥M'解密 ，知道了对称密钥X ，再将对称密钥X用公钥Z加密 为BBB，发送给Server ，Server 用私钥Z'解密 为对称密钥X。
此后，并且是在双方都不知道的情况下 ，中间人知道了对称密钥 ，双方使用对称密钥 进行加密解密 就无效了。

2.6 一个证书认证+一个非对称加密+一个对称加密

上面的方法四(一个非对称加密+一个对称加密 )，效率不错 ，关键是对方无法知道，传过来的公钥是否被中间人篡改，但是只要公钥给出去，就只有对应的唯一的私钥能够解密了，后续使用对称密钥加密就安全了。

2.6.1 CA证书

数字签名 ：CA机构 ，将这些信息形成数据摘要 ，再用自己的私钥 对这数据摘要 进行加密，形成数字签名。
客户端内置 了全球公认 的 CA 根证书 （包含 CA 的公钥、数据摘要的hash算法）。

2.6.2 具体流程

Client 第一次发起请求时，Server 返回一个CA证书 。
- 场景1：中间人只篡改CA公钥：
  中间人将CA机构的公钥篡改为自己的公钥，那么Client 用CA机构的公钥 将证书中的数字签名解密 ，将得到数据摘要和重新形成的数据摘要 ，相比，对不上 ，Client发现公钥被篡改。
- 场景2：中间人想同时篡改公钥和数字签名：
  中间人将CA机构的公钥篡改为自己的公钥 +将证书中的数字签名用CA机构的公钥解密 ，形成新的数据摘要再加密 ，等等？中间人没有****CA 机构的私钥，只能用自己的私钥机密，但是Client 会只认CA机构的公钥 ，发现用CA机构 的公钥解密 ，解不了。
当Server 将自己的公钥 Z****成功 发给Client 后，Client 用公钥 Z把对称密钥 X加密为AAA(密文数据 )，发送给Server ，Server 用对应的唯一的私钥 Z'将AAA，解密为对称密钥X。
此后，双方用对称密钥X ，进行加密解密。
整体安全 ，且效率不错。
注意：
- 为什么数据摘要用CA机构的私钥加密 为数字签名 ？因为，中间人没有CA机构的私钥 ，不能使用CA机构的密钥再加密 ，而Client 会只认CA机构的公钥。
- 为什么要用数据摘要 ？因为数据摘要短 ，加密解密快 ；方便验证信息是否被修改。
- 那么中间人能不能自己也搞一套CA证书 ？客户端根本不会信任"服务器发过来的 CA 公钥"，它只认自己操作系统/浏览器里预装的那一批根 CA 公钥。