HTTPS加密过程

朴灿烈づ我的快乐病毒、 2023-10-11 23:07 81阅读 0赞

### HTTPS加密过程 ###

*  HTTPS
 *  非对称加密
 *  证书
 *   *  现在浏览器通过HTTPS访问服务器具体会有哪些变化
 *  握手总结

# HTTPS #

HTTPS是在HTTP的基础上用TLS/SSL进行加密。这样通信就不容易受到拦截和攻击。

以前不流行HTTPS的时候，网费不足的时候就会在浏览网页的时候收到ISP的弹窗提示。

SSL是TLS的前身。他们两都是加密安全协议。现在绝大部分浏览器都不支持SSL，而是支持TLS。不过SSL的名声很大，所以很多人会把这两个名字进行混用。

# 非对称加密 #

私有密钥仅仅是持有方才有的密钥。

一般来说，私钥放在服务器里面。数据经过公钥加密就只能被私钥解密。数据经过私钥加密就只能被公钥解密。

如果应用到客户端和服务端的话，就是服务端拥有成对的私钥和公钥，然后公布自己的公钥让客户端知道。客户端用公钥把自己的数据进行加密，加密后用公钥反而无法解密这段数据。一定要用服务端的私钥才能解密。这样的非对称加密其实也叫公钥加密。

因为不同于对称加密中使用一把私钥进行加密，当然实际是用算法来进行加密。

# 证书 #

可能存在不法分子伪装B站域名让你来访问，还好HTTPS解决了这个问题。

因为服务端需要申请SSL证书，来证明这个域名就是大家所熟知的B站。

![在这里插入图片描述][9b91dccd6cf84166b62128e1bd86f1a7.png]  
SSL证书其实就是保存在源服务器的数据文件。要让SSL证书生效就需要向CA申请，也就是Certificate Authority证书授权中心。这是第三方的机构，这样大家都来信任这个机构颁发的证书。

这个证书除了表明域名是属于谁的，日期等等信息以外，重要的是这个证书里还包括了特定的公钥和私钥。

简单来说服务器安装了SSL证书以后，用户就可以通过HTTPS来访问服务器了。当然，浏览器也会把HTTP的默认端口80改为HTTPS的默认端口443。

## 现在浏览器通过HTTPS访问服务器具体会有哪些变化 ##

根据不同的TLS版本会有不同的变化。

这里就以TLS1.2为例子讲解，首先，正常的TCP三次握手是不变的。  
![在这里插入图片描述][f16bb0f8e823466dbd97f2d141163ec4.png]  
![在这里插入图片描述][a775294d035f4181869bd415502ef833.png]  
TCP三次握手以后，客户端发送了一个Client Hello给服务端。客户端就会告诉服务端支持TLS 1.2版本和支持的加密套件。  
![在这里插入图片描述][c05da141bbb24833b92086b08f54c2bf.png]  
这里的16个加密套件，大家可以理解为不同的加密算法组合，然后生成一个随机数发给服务端。

服务端收到客户端打招呼，当然也要合客户端打招呼。所以接下来就是Server Hello发给客户端。  
![在这里插入图片描述][213210334d32484fb708cd15aabb2305.png]  
在响应报文里面会告诉客户端，服务端确认支持的TLS版本以及选择的加密套件。并且服务器也生成一个随机数发给客户端。  
![在这里插入图片描述][499094a0e4c949e09fccab20ee9b3860.png]  
接下来服务器会再发一个响应来出示服务器自己的证书。这样浏览器就可以根据对照自己的证书信任列表来确认这个服务器是否可信。发了证书，当然少不了公钥了。所以下一步Server Key Exchange这里，服务器就把公钥发送给了客户端。注意不会傻傻地把私钥发出去。如果服务器也要客户端的证书会在这里发出请求。比如登录网银就很可能需要这个步骤了。  
![在这里插入图片描述][e5c0b4b5e97b4db6bc078ced1c03c04d.png]  
服务器一下子发了这么多响应，最后还要告诉客户端发送完了。于是就是Server Hello Done。  
![在这里插入图片描述][2541935c06bc442e8aa71fafda77c8a3.png]  
截至到目前这些请求和响应依旧还未进行加密。现在就轮到客户端来处理这些响应了。

Client Key Exchange这步是一个重点，也是一个难点。客户端会生成第三个随机数，也叫预主密钥。这第三个随机数会用刚刚收到的公钥进行加密。并且把这个加密后的随机数发送给服务器。正是这里Pubkey显示的随机数。  
![在这里插入图片描述][2afcee4e16d14bb09797bf0a3d321d68.png]  
现在就是Change Cipher Spec了。这一步就是告诉服务器往后的数据就用商议好的算法和密钥来加密咯。  
![在这里插入图片描述][a5d8fdb1458049e29df5745b77f95f91.png]  
最后Encrypted Handshake Message表示客户端这边的TLS协商已经没有问题了，加密开始。  
![在这里插入图片描述][a514e16fda2944289fda856fdcdd850c.png]  
同样地后面服务器也发来了Encrypted Handshake Message。表示服务器这边准备好了。  
![在这里插入图片描述][5e6bd049b14848f482260d1624c0ae82.png]  
这里也表示着TLS的握手已经成功了。可以给数据加密进行交换了。

# 握手总结 #

![在这里插入图片描述][d48fad70e37e4bf7aead86ddfdbdc647.png]  
客户端和服务端打招呼，并且把自己支持的TLS版本，加密套件发给服务端。同时还生成了一个随机数给服务端。这里就称为第1随机数。  
![在这里插入图片描述][1f79e8a69b4642cb8895f0cd15be90e7.png]  
接着服务端打招呼，服务端确认支持的TLS版本以及选择的加密套件。并且服务器也生成一个随机数发给客户端。这里就称为第2个随机数。

![在这里插入图片描述][5834df6cddeb42679684301c26a940d3.png]  
接着服务端还把证书和公钥发送给客户端，都发送完毕就告知客户端，现在客户端这边生成随机数，我们称为第三个随机数，预主密钥。

![在这里插入图片描述][b3042b1532634f528da0668fa0ae4ced.png]  
这个预主密钥不会直接发送出去。而是用刚刚收到的公钥进行加密后再发送出去。

![在这里插入图片描述][622cc68797e942dead30dc0e45a67327.png]  
然后客户端这边的TLS协商已经没有问题了，加密开始。服务端收到加密后的预主密钥以后会用自己的私钥进行解密。这样服务端就职预主密钥了。而且只有客户端和服务端知道这预主密钥。因为没有进行直接传输，没有其他人知道这预主密钥是什么，除非私钥被泄漏了。

最后客户端用预主密钥，第1随机数和第2随机数计算出会话密钥。服务端也用预主密钥，第1随机数和第2随机数计算出会话密钥。各自得到的会话密钥是相同的。  
![在这里插入图片描述][783001aa1fd64a79bee46b4be4eb3391.png]  
也就是说前面的步骤都是非对称加密，为了得到这个会话密钥。  
![在这里插入图片描述][762cf2fed72d4e5580a1d7b006307376.png]  
后面的会话大家都只使用这个会话密钥对数据进行加密。也就是后面使用的是对称加密。大家都使用同一个私钥。

![在这里插入图片描述][d5ebb40901da4d92af8f6fa1f350a406.png]  
会话后面不使用非对称加密是因为大家都能看到的消耗资源非常大。而且得到会话密钥以后就没人知道密钥是什么了。因此，后面使用对称加密。如果与其他服务器沟通就是建立新的会话，会话密钥也不相同。会话密钥只应用在当前会话，更加提高了安全性。

**参考资料**：[HTTPS是什么？加密原理和证书。SSL/TLS握手过程][HTTPS_SSL_TLS]

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