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漫画:什么是 HTTPS 协议?

2019-03-07 08:30 小灰

来自:程序员小灰(微信号:chengxuyuanxiaohui)





什么是HTTP协议?


HTTP协议全称Hyper Text Transfer Protocol,翻译过来就是超文本传输协议,位于TCP/IP四层模型当中的应用层。



HTTP协议通过请求/响应的方式,在客户端和服务端之间进行通信。



这一切看起来很美好,但是HTTP协议有一个致命的缺点:不够安全


HTTP协议的信息传输完全以明文方式,不做任何加密,相当于是在网络上“裸奔”。这样会导致什么问题呢?让我们打一个比方:


小灰是客户端,小灰的同事小红是服务端,有一天小灰试图给小红发送请求。



但是,由于传输信息是明文,这个信息有可能被某个中间人恶意截获甚至篡改。这种行为叫做中间人攻击


如何进行加密呢?

小灰和小红可以事先约定一种对称加密方式,并且约定一个随机生成的密钥。后续的通信中,信息发送方都使用密钥对信息加密,而信息接收方通过同样的密钥对信息解密。




这样做是不是就绝对安全了呢?并不是。


虽然我们在后续的通信中对明文进行了加密,但是第一次约定加密方式和密钥的通信仍然是明文,如果第一次通信就已经被拦截了,那么密钥就会泄露给中间人,中间人仍然可以解密后续所有的通信内容。



这可怎么办呢?别担心,我们可以使用非对称加密,为密钥的传输做一层额外的保护。


非对称加密的一组秘钥对中,包含一个公钥和一个私钥。明文既可以用公钥加密,用私钥解密;也可以用私钥加密,用公钥解密。


在小灰和小红建立通信的时候,小红首先把自己的公钥Key1发给小灰:



收到小红的公钥以后,小灰自己生成一个用于对称加密的密钥Key2,并且用刚才接收的公钥Key1对Key2进行加密(这里有点绕),发送给小红:




小红利用自己非对称加密的私钥,解开了公钥Key1的加密,获得了Key2的内容。从此以后,两人就可以利用Key2进行对称加密的通信了。




在通信过程中,即使中间人在一开始就截获了公钥Key1,由于不知道私钥是什么,也无从解密。



是什么坏主意呢?中间人虽然不知道小红的私钥是什么,但是在截获了小红的公钥Key1之后,却可以偷天换日,自己另外生成一对公钥私钥,把自己的公钥Key3发送给小灰。



小灰不知道公钥被偷偷换过,以为Key3就是小红的公钥。于是按照先前的流程,用Key3加密了自己生成的对称加密密钥Key2,发送给小红。


这一次通信再次被中间人截获,中间人先用自己的私钥解开了Key3的加密,获得Key2,然后再用当初小红发来的Key1重新加密,再发给小红。



这样一来,两个人后续的通信尽管用Key2做了对称加密,但是中间人已经掌握了Key2,所以可以轻松进行解密。



是什么解决方案呢?难道再把公钥进行一次加密吗?这样只会陷入鸡生蛋蛋生鸡,永无止境的困局。


这时候,我们有必要引入第三方,一个权威的证书颁发机构(CA)来解决。


到底什么是证书呢?证书包含如下信息:



为了便于说明,我们这里做了简化,只列出了一些关键信息。至于这些证书信息的用处,我们看看具体的通信流程就能够弄明白了。


流程如下:


1、作为服务端的小红,首先把自己的公钥发给证书颁发机构,向证书颁发机构申请证书。



2、证书颁发机构自己也有一对公钥私钥。机构利用自己的私钥来加密Key1,并且通过服务端网址等信息生成一个证书签名,证书签名同样经过机构的私钥加密。证书制作完成后,机构把证书发送给了服务端小红。




3、当小灰向小红请求通信的时候,小红不再直接返回自己的公钥,而是把自己申请的证书返回给小灰。



4、小灰收到证书以后,要做的第一件事情是验证证书的真伪。需要说明的是,各大浏览器和操作系统已经维护了所有权威证书机构的名称和公钥。所以小灰只需要知道是哪个机构颁布的证书,就可以从本地找到对应的机构公钥,解密出证书签名。


接下来,小灰按照同样的签名规则,自己也生成一个证书签名,如果两个签名一致,说明证书是有效的。


验证成功后,小灰就可以放心地再次利用机构公钥,解密出服务端小红的公钥Key1。




5、像之前一样,小灰生成自己的对称加密密钥Key2,并且用服务端公钥Key1加密Key2,发送给小红。



6、最后,小红用自己的私钥解开加密,得到对称加密密钥Key2。于是两人开始用Key2进行对称加密的通信。



在这样的流程下,我们不妨想一想,中间人是否还具有使坏的空间呢?




注:最新推出的TLS协议,是SSL 3.0协议的升级版,和SSL协议的大体原理是相同的。




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