HTTPS是什么

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
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

http和https是可以同时存在的，数据时从应用层自上往下发的，每一层都不关心数据内容是什么，数据是什么样就原封不动的传递。https就是在应用层引入一个ssl加密解密，数据在到传输层之前先用这个程序加密，客户主机的应用层也有这个协议用来解密数据，这样，发送的数据就是密文，数据不会泄露

SSL加密技术是为保护敏感数据在传送过程中的安全，而设置的加密技术。

1. 什么是“加密”

加密就是把明文（要传输的信息）进行一系列变换，生成密文
解密就是把密文再进行一些列变换，还原成明文
在这个加密和解密的过程中，往往需要一个或者多个中间的数据，辅助进行这个过程，这样的数据称为密钥（正确发声yue四声，平时都读yao四声）

比如7是要发送的明文，5是密钥，把7和5计算一下得到密文发送给客户端，客户端拿到了秘钥5，就可以对密文再次异或得到要发送的数据7

| 83版《火烧圆明园》，有人要谋反干掉慈禧太后，恭亲王依苏给慈溪第的折子，| | 内容只是家常，套上一张挖了洞的纸就能看到真实表达的意思
| 明文：“当心苏顺，短话，戴恒”（这几个人都是当时的权臣）
| 密文：奏折全文
| 秘钥：挖了洞的纸

加密解密如今已经发展成一个独立的学科：密码学
而密码学的奠基人，也正是计算机科学的祖师爷之一，艾伦·麦席森·图灵

计算机领域中的最高荣誉就是以他名字命名的“图灵奖”

2. 为什么要加密

臭名昭著的“运营商劫持”
下载一个天天动听

由于通过网络传输的任何的数据包都会经过运营商的网络设备（路由器、交换机等），那么运营商的网络设备就可以解析出你传输的数据内容，并进行篡改

点击“下载按钮”，其实就是在服务器发送了一个http请求，获取到的http响应其实就包含了该app的下载链接，运营商劫持之后，就发现这个请求时要下载天天动听，那么就自动的把交给用户的响应给篡改成“qq浏览器”的下载地址了

所以，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漏了。劫持者还可以篡改传输的信息且不被双方察觉，这就是中间人攻击，所以我们才需要对信息进行加密

思考下，为啥运营商要进行劫持，无非是为了钱

不止运营商可以劫持，其他的黑客也可以用类似的手段进行劫持，来窃取用户隐私信息，或者篡改内容
| 试想一下，如果黑客在用户登录支付宝的时候获取到用户账户余额，甚至获取到| | 用户的支付密码

在互联网上，明文传输时比较危险的事情
https就是在http的基础上进行了加密，进一步的来保证用户的信息安全

3. 常见的加密方式

对称加密

采用单钥密码系统的加密方法，同一个秘钥可以同时用作信息的加密和解密，这种加密方法称为对称加密，也称为单密钥加密，特征：加密和解密所用的秘钥是相同的
常见对称加密算法（了解）：DES、3DES、AES、TDEA、Blowfish、RC2等
特点：算法公开、计算量小、加密速度快、加密效率高

对称加密其实就是通过同一个“秘钥”，把铭文加密成密文，并且也能把密文解密成明文

一个简单的对称加密，按位异或
假设 明文a=1234，秘钥 key=8888
然后针对密文9834再次运算b^key，得到的就是原来的明文1234（对于字符串的堆成加密也是同理，每一个祖父都可以表示成一个数字）
当然，按位异或只是最简单的对称加密，https中并不是使用按位异或

非对称加密

需要两个秘钥来进行加密和解密，这两个秘钥是公开密钥（public key，简称公钥）和私有密钥（private key，简称私钥）

常见非对称加密算法（了解）：RSA，DSA，ECDSA
特点：算法强度复杂，安全性依赖于算法与秘钥但是由于其算法复杂，而使得加密解密速度没有对称加密解密的速度快
非对称加密要用到两个秘钥，一个叫“公钥”，一个叫“私钥”

公钥和私钥是配对的，最大的缺点就是运算速度非常慢，比对称加密慢的多

• 通过公钥对明文加密，编程密文
• 通过私钥对明文解密，变成明文

也可以反着来

• 通过私钥对明文加密，编程密文
• 通过公钥对明文解密，变成明文
  
  用公钥加密，只能拥有私钥的人来解密

非对称加密数学原理比较复杂，涉及到一些数论的相关知识，这里举一个简单的生活上的例子
A要给B一些重要的文件，但是B可能不在，于是A和B提前做出约定
B说：我桌子上有两个盒子，然后我给你一把锁，你把文件放盒子里用锁锁上，然后我回头拿着钥匙开锁取文件
在这个场景中，这把锁就相当于公钥，钥匙就是私钥，公钥给谁都行，不怕泄露，但是私钥只有B自己持有，公钥加密，只有持有私钥的人才能解密

4. 数据摘要和数据指纹

数字指纹，其基本原理是利用单向散列函数（hash函数）对信息运算，生成一串固定长度的数字摘要。数字指纹并不是一种加密机制，但可以用来判断数据有没有被篡改

摘要场景的算法：有MD5、SHA1、SHA256、SHA512等，算法把无线的映射成有限的，因此可能会有碰撞（两个不同的信息，算出的摘要相同，但是概率非常低）

摘要特征：和加密算法的区别是，摘要严格意义上不是加密，因为没有解密，只不过从摘要很难反推原信息，通常用来进行数据对比
百度网盘等上传文件，也是先生成数字摘要，判断是不是已经存在了，存在了就可以生成类似的软连接，秒传文件，实际上不需要再存一份同样的文件

5. 数字签名

摘要经过加密，就得到数字签名

6. 理解链-承上启下

对http进行对称加密，是否能解决数据通信安全的问题？问题是什么？
为何要用非对称加密？为何不全用非对称加密？

7. https的工作过程探究

既然要保证数据安全，就要“加密”
网络传输中不再直接传输明文了，而是加密后的“密文”
加密的方式很多，但整体上分为两大类：对称加密和非对称加密

方案1-只使用对称加密

如果通信双方都各自持有同一个秘钥X，且没有别人知道，这两方的同喜南拳当然是可以被保证的（除非秘钥被破解）

引入对称加密后，即使数据被拦截，由于黑客不知道秘钥是啥，因此无法解密，也不知道请求的真是内容是什么
但事实没这么简单，服务器同一时刻其实是给很多客户端提供服务的，这么多客户端，每个人用的秘钥都必须是不同的（如果是相同那秘钥太容易扩散了，黑客也就能拿到了），因此服务器需要维护每个客户端和每个秘钥之间的关系，是个很麻烦的事情

比较理想的做法，是能在客户端和服务器连接的时候，双方协商这次的秘钥是啥

但是直接把秘钥明文传输，黑客也可以获得。但如果秘钥加密传输，就需要协商一个秘钥的秘钥，就陷入了循环式的问题

方案2 只使用非对称加密

鉴于非对称加密的机制，如果服务器先把公钥以明文方式传输给浏览器，之后浏览器向服务器传数据都先用这个公钥加密好再传，从客户端到服务器信道似乎是安全的（有安全问题），因为只有服务器有相应的私钥能解开公钥加密的数据

但是服务器到浏览器的这条路怎么保障安全？

如果服务器用它的私钥加密数据传给浏览器，那么浏览器用公钥可以解密它，而这个公钥是一开始通过明文传输给浏览器，若这个公钥被中间人劫持了，那他也能用该公钥解密服务器传来的信息了

方案3 双方都使用非对称加密

服务端拥有公钥S与之对应的私钥S’，客户端拥有公钥C与之对应的私钥C’
客户端和服务端交换公钥
客户端给服务端发消息，用S对数据加密，再发送，只能由服务器解密，因为只有服务器有私钥S’
服务端给客户端发消息，用C对数据加密，再发送，只能由客户端解密，因为只有客户端有私钥C’

这样存在的问题：
1.效率太低
2.依旧有安全问题

方案4 非对称加密+对称加密

先解决效率问题

服务端有非对称公钥S和私钥S’
客户端发起https请求，获取服务端公钥S
客户端在本地生成对称密钥C，通过公钥S加密，发送给服务器
由于中间的网络设备没有私钥，即使截获了数据，也无法还原出内部的原文，也无法获取到对称密钥，但也不一定
服务器通过密钥S’解密，还原出客户端发送的对称密钥C，并且使用这个对称密钥加密数据给客户端返回
后续客户端和服务端的通信都只用对称加密即可，由于该秘钥只有客户端和服务器两个主机知道，其他主机/设备不知道秘钥即使接货数据也没有意义

由于对称加密的效率比非对称加密高很多，所以只是在开始阶段协商秘钥的时候使用非对称加密，后续都用对称加密

依旧有安全问题

中间人攻击

Main-in-the-Middle-Attack,简称“MITM攻击”
确实，在方案2/3/4中，客户端获取公钥S之后，对客户端形成的对称密钥X用服务端给客户端的公钥S加密，中间人即使窃取到了数据，此时中间人确实无法解除客户端形成的秘钥，因此只有服务器有密钥S’

但是中间人的攻击，如果在最开始协商的时候就开始了，就不一定了，假设hacker称为中间人
1.服务器具有非对称加密算法的S，私钥S’
2.中间人有非对称加密算法的公钥M，私钥M’
3.客户端向服务器发送请求，服务器明文传送公钥S给客户端
4.中间人劫持数据，提取公钥S保存，然后将报文的S替换为自己的公钥M，伪造发送给客户端
5.客户端收到报文，提取公钥M（客户端不知道公钥被替换了），形成对称密钥X，用公钥M加密X，形成报文发送客户端
6.中间人劫持，用自己的私钥M’解密，得到通信秘钥X，然后用曾经保存的公钥S加密，将报文推送给服务器
7.服务器拿到报文，用自己的秘钥S’解密，得到通信秘钥X
8,。双方开始采用X对称加密通信，但是中间人也拿到了秘钥，就可以获得原数据，甚至修改

上面的方案，对于2/3/4都使用

问题的本质在于，客户端无法确定收到的公钥数据报文，是合法的，也就是目标服务器发过来的

8. CA认证

服务端在使用https前，需要向ca机构申领一份数字证书，数字证书里含有证书申请者信息、公钥信息等。服务器把证书传给浏览器，浏览器从证书里获取公钥就行，证书就如身份证，证明服务端的权威性

公钥的权威性

基本说明：https://baike.baidu.com/item/CA%E8%AE%A4%E8%AF%81/6471579?fr=aladdin

这个证书可以理解成事一个结构化的字符串，里面包含了一下信息：
证书发布机构
证书有效期
公钥
证书所有者
签名
…

需要注意的是：申请证书的时候，需要在特定平台生成，会同时生成一对秘钥，公钥和私钥，这对秘钥就是用来在网络通信中进行明文加密和数字签名的

其中公钥会随着CSR文件，一起发给CA进行权威认证，私钥服务端自己保留，用来后续进行通信（其实主要用来交换对称密钥）

可以使用在线生成CSR和私钥：https://myssl.com/csr_create.html
形成CSR之后，后续就是向CA进行申请认证，不过一般认证过程很繁琐，网络各种提供证书申请的服务商，一般真的需要，直接找平台解决就行

数据签名

签名的形成是基于非对称加密算法的，注意，目前暂时和https没有关系，不要和https中的公钥和私钥搞混了

当服务端申请CA证书的时候，CA机构会对该服务端进行审核，并专门为该网站形成数字签名，过程如下：
1.CA机构拥有非对称加密的私钥A和公钥A’
2.CA机构对服务端申请的证书明文数据进行hash，形成数据摘要
3.然后对数据摘要用CA私钥A’加密，得到数字签名S
服务端申请的证书明文和数字签名S共同组成了数字证书，这样一份数字证书就可以颁发给服务端了

方案5 非对称加密+对称加密+证书认证

在客户端和服务器刚一建立连接的时候，服务器给客户端返回一个证书，证书包含了之前服务端的公钥，也包含了网站的身份信息

客户端认证

当客户端获取到证书时，对证书校验（防止证书是伪造的）

• 判定证书的有效期是否过期
• 判定证书的发布机构是否信任（操作系统重已内置的证书发布机构）
• 验证证书是否被篡改，浏览器中内置了权威机构的公钥，用公钥对签名解密，得到hash值。设为hash1，然后计算证书数据的hash值，设为hash2，对比hash1和hash2是否相等，如果相等，则说明证书时没有被篡改过的

查看浏览器的受信任证书发布机构

浏览器的安全选项里一般都有证书管理

安全情况

中间人有没有可能篡改证书

中间人篡改了证书的明文
由于没有CA机构的私钥，所以无法hash之后用私钥加密形成签名，也没法对篡改后的整数形成匹配的签名
如果强行篡改，客户端收到证书后发现明文和签名解密后的值不一致，则说明证书被篡改，证书不可信，终止向服务器传输信息，防止泄露给中间人

中间人整个掉包证书

因为中间人没有CA私钥，所以无法制作假的证书
中间人只能向CA申请真证书来掉包，但证书中包含了域名等服务端认证信息，所以掉包了依旧能识别出来

永远记住：中间人没有CA私钥，所以对任何证书都无法进行合法修改，包括自己的

常见问题

为什么摘要内容在网络传输的时候一定要加密形成签名

常见的摘要加密算法有：MD5和SHA系列
以MD5为例，不需要研究具体的计算签名的过程，只需要了解MD5的特点：

定长：无论多长的字符串，计算出来的MD5值都是固定长度（16字节版本或者32字节版本）
分散：原字符串只要改变一点点，最终得到的MD5值都会差别很大
不可逆：通过原字符串生成MD5很容易，但是通过MD5还原成原串理论上是不可能的
正因为MD5有这样的特性，我们可以认为如果两个字符串的MD5值相同，则认为这两个字符串相同

理解判定证书篡改的过程：这个过程就好比判定这个身份证是不是伪造的身份证

假设我们的证书只是一个简单的字符串hello，对这个字符串计算hash值，比如（md5），结果为BC4B2A76B9719D91
如果hello中有任意的字符被篡改了，比如变成了hella，那么计算的md5值会变化很大，BDBD6F9CF51F2FD8
然后我们可以把这个字符串hello和哈希值BC4B2A76B9719D91从服务器返回给客户端，此时客户端如何验证hello是否被篡改过？
那么只要计算hello的哈希值，看看是不是BC4B2A76B9719D91即可

但是还有个问题，如果黑客把hello篡改了，同时也把哈希值重新计算下，客户端就分辨不出来了

所以被传输的哈希值不能传输明文，需要传输密文

对证书明文（这里指 hello）hash形成散列摘要，然后CA使用自己的私钥加密形成签名，将hello和加密的签名合起来形成CA证书，颁发给服务端，当客户端请求的时候，就发送给客户端，中间人截获了，因为没有CA秘钥，无法更改或者整体掉包，就能安全的证明，证书的合法性

最后，客户端通过操作系统里已经存了的证书发布机构的公钥进行解密，还原出原始的哈希值，再进行校验

为什么签名不直接加密，而是要先hash形成摘要

缩小签名密文的长度，加快数字签名的验证签名的运算速度

如何成为中间人

ARP欺骗：在局域网中，hacker经过收到ARP Request广播包，能够偷听到其他节点的（IP，MAC）地址。例,黑客收到两个主机A，B的地址，告诉B（受害者），自己是A，使得B在发送给A的数据包都被黑客截取
ICMP攻击：由于ICMP协议中有重定向的报文类型，那么我们就可以伪造一个ICMP信息然后发送给局域网中的客户端，并伪装自己是一个更好的路由通路。从而导致目标所有的上网流量都会发送到我们指定的接口上，达到和ARP欺骗同样的效果
假wifi&&假网站等

完整流程

左边是客户端，右边是服务器

总结

https工作过程中涉及到的密钥有三组
第一组（非对称加密）：用于校验证书是否被篡改，服务器持有私钥（私钥在形成CSR文件与申请证书时获得），客户端持有公钥（操作系统包含了可信任的CA认证机构有哪些，同时持有对应的公钥），服务器在客户端请求，返回携带签名的整数，客户端通过这个公钥进行证书验证，保证证书的合法性，进一步保证证书中携带的服务端公钥权威性
第二组（非对称加密）：用于协商生成对称加密的秘钥，客户端用收到的CA证书中的公钥（是可被信任的）给随机生成的对称加密的秘钥加密，传输给服务器，服务器通过私钥解密获取到对称加密秘钥
第三组（对称加密）：客户端和服务器后续传输的数据都通过这个对称密钥加密解密