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https是如何工作的?

来源:程序员人生   发布时间:2016-11-28 13:44:50 阅读次数:813次

最近在看到这么1篇讲授Https原理的文章,语言精炼,通俗易懂,特地将其翻译下,原文在此how does https work

加密算法简介

正文开始之前,我先来解释简单的解释下对称加密和非对称加密.

对称加密采取对称密码编码技术,也就是编码和解码采取相同描写字符,即加密和解密使用相同的密钥,实现这类加密技术的算法称对称加密算法。对称加密使用简单,密钥较短,加密和解密进程较快,耗时短,常见的对称加密算法有DES,3DES,lDEA,AES,RC4等。

非对称加密与对称加密不同,其加密算法需要两个密钥:公然密钥(publickey)和私有密钥(private),二者是1对的。如果用公钥加密,只能用私钥才能解密。非对称加密保密性好,但加密和解密花费的时间较长,不合适对大文件加密而只合适对少许的数据加密。常见的非对称加密算法有RSA,ECC,DSA(数字签名)等。

Hash算法是1种单向算法,通过Hash算法可以对目标数据生成1段特定长度、唯1的hash值,但是不能通过这个hash值重新计算出原始的数据,因此也称之为摘要算法,常常被用在不需要数据还原的密码加密和数据完全性校验上,经常使用的算法有MD2,MD4,MD5,SHA等。

现在我们对对称加密,非对称加密及Hash算法做了简单的说明以后,就能够开始了解https的工作原理了。


https是如何工作的?

这篇文章是我在我团队中分享的。很多人不理解https的好处,不理解https的原理,因此我将这篇文章也分享给大家。

加密(Cipher)

在java 1.2时,引入JCR(java 加密扩大)系统,用来负责java中的密钥和证书。

我们都知道,如果我们想要加密或解密1些信息,我们必须要有1个密钥。这好比你想要开门或锁门,必须要有钥匙1样。

在java中,密钥由KeyGenerator或KeyPairGenerator生成。前者用来生成对称密钥,后者用来生成非对称密钥。

  • 对称密钥:使用同1个密钥进行加密和解密
  • 非对称密钥:使用不同的密钥进行加密和解密,通常被称为公钥(public key)和私钥(private key)。 公钥可以广泛传播,但是私钥只有其所有者知道。在1个安全的非对称密钥加密方案中,当信息用公钥加密后,只有用私钥才能解密。所以,即便1个黑客拿到你公钥加密过后的信息,也没法解密它,由于它没有配对的私钥。这样,传输的消息就是安全的。

证书(Certificate)

在现实中,如果你进入到钻石专卖店中想要买1颗钻石,你怎样知道钻石是真的?作为1个普通人来讲,我们没有钻石方面的知识,但是如果这钻石有个由美国政府颁发的许可证,我们就会相信它是真的。(去过珠宝店的同学都知道,每件珠宝都有自己的鉴定书)

证书的作用也是如此。在计算机世界中,它多是包括1些密钥,是另外一个证书(姑且称之为证书B好了)。这些密钥是我们需要的,而证书B是1个许可证,用来证明这个证书是可信赖的。

做个简短的解释,每一个钻石都有自己的“身份证书”,但是如何说明这个身份证书是合法的,而不是自己捏造的?因此,我们需要1个权威的机构来证明这个钻石的身份证书是合法的,如果这个钻石的身份是合法的,该权威机构就会为其颁发1个“许可证”,这个许可证就相当于上面我们说到的证书B。可以看到,证书B的目的就是证明这个身份证书是这个钻石的身份证书,即证明某某东西是某某东西的东西

问题来了:我们怎样肯定证书B是可信赖的呢?这个问题非常棒。

Android已把将近150个CA根证书(数字证书认证机构认证过的证书)内置在我们手机中。这150多个证书被全球信赖,他们就像是美国的大法官。

这150多个证书类似我们刚才说的证书B,分别用来证明某某东西是某某东西的东西

B证书中里有另外1个证书(姑且称之为C证书),我们通过检查C来肯定C是不是是可信任的。。。通过这个证书链,如果我们找到的最后1个或根证书 和手机中预置的150个证书中某个相同,我们就能够这个证书原件(此处就是B)

这里我对证书链进行说明。证书之间的信任关系是可以嵌套的。比如,CA信任D,D信任C,C信任B
,B信任A。。。这就是证书链。只要我们信任证书链上的头1个证书,那末后续的证书都是可以信任的。这里也就是如果我信任了证书CA,那末后面的D,C,B,A都是可以信任的。这里来打个比方,架设军队中的每一个兵士都只认识自己的直接上级,那末这时候候总司令怎样确认某个兵士是自己部队 当中的呢?总司令(CA)会问的直接下级(D),而司令的直接下级又会找自己的直接下级,顺次往下找…如果最后能找到这个兵士直属上级,那就说明这个兵士是该部队当中的。

附:证书有多种格式

  • x.509
    x.509证书通经常使用于包括1个公钥

  • PKCS12
    PKCS12证书通经常使用来包括1个私钥。因此,PKCS12需要密码才能打开。


Https

现在我们来了解https部份。Https(http over ssl)包括上面提到的加密和证书两部份,被设计用来在Internet安全进行通讯。

如何安全的通讯?

如何安全通讯呢?对称加密是我们最早想到的方案:将数据进行加密,然后将加密过的数据和密钥同时传到服务器服务器使用这个密钥解密加密过后的数据。
这里写图片描述

现在,我们来看看这类可能的场景:黑客截获了该通讯,这意味着黑客具有了密钥和密文。1旦黑客有了密钥,那末解密密文就是很简单的事情了,我们的数据就这样泄漏了。

如何使用非对称加密?

上面的解决方案非常不安全。我们继续往下看。使用非对称加密怎样样?

这个想法非常棒:服务端发送给你公钥,你使用这个公钥加密数据。由于服务端是唯1具有私钥的,
这意味着只有服务端能够解密密文。即便黑客截获了该通讯,但由于没有私钥也就没法解密密文。

但是,非对称加密比对称加密更加耗时。为了用户体验,不建议使用非对称加密这类方式来加密/解密大量的数据

终究方案

前两种方案都没法解决我们安全通讯,我们怎样结合上面的两种方案呢?来看看终究方案:
这里写图片描述

上面这张图片已清楚的展现了HTTPS工作的流程。

1.[Server]生成1对密钥:公钥和私钥,我们称之为“KeyPub”,“KeyPri”
2.[Server]服务端将公钥(KeyPub)发送到客户端
3.[Client]生成1个对称密钥(姑且称之为key2),然后用key2加密数据。
4.[Client]使用公钥(KeyPub)加密key2.这时候,key2是安全的,由于只有服务度有私钥KeyPri
5.[Client]发送用key2加密后的信息及用KeyPub加密过的key2到服务端
6.[Server]服务端使用KeyPri解密得到加密过的key2,得到真实的key2
7.[Server]使用key2解密消息正文。这样,数据就被安全的传输到了服务端。

结论

由于对称加密比非对称加密快,https决定使用对称加密来加密数据,使用非对称加密对称加密生成的密钥,以确保安全。

这篇文章最后并没有很好的说明证书的作用,因此如果你之前没了解过,到此可能产生1些困惑,后面我会再单独写1篇文章来讲明下。

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