学习HTTPS加密原理及安全加密

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HTTP、HTTPS在我们日常开发中是经常会接触到的。

我们也都知道，一般 Android 应用开发，在请求 API 网络接口的时候，很多使用的都是 HTTP 协议；使用浏览器打开网页，也是利用 HTTP 协议。看来 HTTP 真是使用广泛啊，但是，HTTP 是不安全的。利用网络抓包工具就可以知道传输中的内容，一览无余。比如我经常会使用 Fiddler 来抓包，搜集一些有趣的 API 接口。

那么问题来了，如何保证 HTTP 的安全性呢？基本上所有的人都会脱口而出：使用 HTTPS 协议。99.9% 的人都知道 HTTPS 会将传输的内容进行加密，但是接着问具体加密的过程和步骤，很多人就哑口无言了。

为了防止出现这种尴尬的局面，所以今天你就要好好看看这篇的内容了。以后就可以装个逼，哈哈！

加密类型

先科普一下，加密算法的类型基本上分为了两种：

对称加密，比较有代表性的就是 AES 加密算法；

非对称加密，经常使用到的 RSA 加密算法就是非对称加密的；

对称加密的意思就是说双方都有一个共同的密钥，然后通过这个密钥完成加密和解密，这种加密方式速度快，但是安全性不如非对称加密好。

举个例子，现在学霸小明这里有一道数学题的答案：123 。他想把答案传给自己一直暗恋的小红。所以他们双方在考试开考前，约定了一把密钥：456 。那么小明就把答案内容经过密钥加密，即 123 + 456 = 579 ，将 579 写在小纸条上扔给小红。如果此时别人捡到了小纸条，不知道他们是加密传输的，看到上面的 579 ，会误以为答案就是 579 ；如果是小红捡到了，她拿出密钥解密，579 – 456 = 123 ，得到了正确的答案。

这就是所谓的对称加密，加解密效率高，速度快，但是双方任何一方不小心泄露了密钥，那么任何人都可以知道传输内容了。

讲完了对称加密，我们看看啥是非对称加密。

非对称加密就是有两把密钥，公钥和私钥。私钥自己藏着，不告诉任何人；而公钥可以公开给别人。

经过了上次作弊后，小红发现了对称加密如果密钥泄露是一件可怕的事情。所以她和小明决定使用非对称加密。小红生成了一对公钥和私钥，然后把公钥公开，小明就得到了公钥。小明拿到公钥后，把答案经过公钥加密，然后传输给小红，小红再利用自己的私钥进行解密，得到答案结果。如果在这个过程中，其他人得到传输的内容，而他们只有小红公钥，是没有办法进行解密的，所以也就得不到答案，只有小红一个人可以解密。

因此，相比较对称加密而言，非对称加密安全性更高，但是加解密耗费的时间更长，速度慢。

对称加密和非对称加密的具体应用我还是深有体会的，因为所在的公司是做金融支付方面的，所以加解密基本上算是天天见了。

HTTPS

说完加密类型后，我们再来看看 HTTPS 。

我们先来看一个公式：

HTTPS = HTTP + SSL

从这个公式中可以看出，HTTPS 和 HTTP 就差在了 SSL 上。所以我们可以猜到，HTTPS 的加密就是在 SSL 中完成的。

所以我们的目的就是要搞懂在 SSL 中究竟干了什么见不得人的事了？

这就要从 CA 证书讲起了。CA 证书其实就是数字证书，是由 CA 机构颁发的。至于 CA 机构的权威性，那么是毋庸置疑的，所有人都是信任它的。CA 证书内一般会包含以下内容：

证书的颁发机构、版本证书的使用者证书的公钥证书的有效时间证书的数字签名 Hash 值和签名 Hash 算法…

正好我们把客户端如何校验 CA 证书的步骤说下吧。

CA 证书中的 Hash 值，其实是用证书的私钥进行加密后的值（证书的私钥不在 CA 证书中）。然后客户端得到证书后，利用证书中的公钥去解密该 Hash 值，得到 Hash-a ；然后再利用证书内的签名 Hash 算法去生成一个 Hash-b 。最后比较 Hash-a 和 Hash-b 这两个的值。如果相等，那么证明了该证书是对的，服务端是可以被信任的；如果不相等，那么就说明该证书是错误的，可能被篡改了，浏览器会给出相关提示，无法建立起 HTTPS 连接。除此之外，还会校验 CA 证书的有效时间和域名匹配等。

接下来我们就来详细讲一下 HTTPS 中的 SSL 握手建立过程，假设现在有客户端 A 和服务器 B ：

首先，客户端 A 访问服务器 B ，比如我们用浏览器打开一个网页 https://www.baidu.com ，这时，浏览器就是客户端 A ，百度的服务器就是服务器 B 了。这时候客户端 A 会生成一个随机数1，把随机数1 、自己支持的 SSL 版本号以及加密算法等这些信息告诉服务器 B 。服务器 B 知道这些信息后，然后确认一下双方的加密算法，然后服务端也生成一个随机数 B ，并将随机数 B 和 CA 颁发给自己的证书一同返回给客户端 A 。客户端 A 得到 CA 证书后，会去校验该 CA 证书的有效性，校验方法在上面已经说过了。校验通过后，客户端生成一个随机数3 ，然后用证书中的公钥加密随机数3 并传输给服务端 B 。服务端 B 得到加密后的随机数3，然后利用私钥进行解密，得到真正的随机数3。最后，客户端 A 和服务端 B 都有随机数1、随机数2、随机数3，然后双方利用这三个随机数生成一个对话密钥。之后传输内容就是利用对话密钥来进行加解密了。这时就是利用了对称加密，一般用的都是 AES 算法。客户端 A 通知服务端 B ，指明后面的通讯用对话密钥来完成，同时通知服务器 B 客户端 A 的握手过程结束。服务端 B 通知客户端 A，指明后面的通讯用对话密钥来完成，同时通知客户端 A 服务器 B 的握手过程结束。SSL 的握手部分结束，SSL 安全通道的数据通讯开始，客户端 A 和服务器 B 开始使用相同的对话密钥进行数据通讯。

到此，SSL 握手过程就讲完了。可能上面的流程太过于复杂，我们简单地来讲：

客户端和服务端建立 SSL 握手，客户端通过 CA 证书来确认服务端的身份；

互相传递三个随机数，之后通过这随机数来生成一个密钥；

互相确认密钥，然后握手结束；

数据通讯开始，都使用同一个对话密钥来加解密；

我们可以发现，在 HTTPS 加密原理的过程中把对称加密和非对称加密都利用了起来。即利用了非对称加密安全性高的特点，又利用了对称加密速度快，效率高的好处。

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