SSL及其加密通信过程

SSL及其加密通信过程

什么是SSL

SSL英文全称Secure Socket Layer，安全套接层，是一种为网络通信提供安全以及数据完整性的安全协议，它在传输层对网络进行加密。它主要是分为两层：

• SSL记录协议：为高层协议提供安全封装、压缩、加密等基本功能
• SSL握手协议：用于在数据传输开始前进行通信双方的身份验证、加密算法的协商、交换密钥

OpenSSL是SSL的开源实现，它是作为密码学的安全开发包，提供相当强大全面的功能，囊括了主要的密码算法、常用的密钥和证书封装管理功能以及SSL协议，并提供了丰富的应用程序供测试或其它目的使用。它一共提供了8中对称加密算法和4中非对称加密算法。

HTTPS和SSL

HTTP（Hyper TEXT Transfer Protocol超文本传输协议）是目前互联网上应用最为广泛的一种网络协议，用于在Web浏览器和网站服务器之间传递信息，但是HTTP协议以明文的方式发送内容，不提供任何数据加密，攻击者能够很轻易通过抓包的方式截取传输内容并读懂其中的信息，所以HTTP不适合传输一些比较私密的信息，为了解决HTTP这一缺陷，HTTPS（Hyper TEXT Transfer Protocol over Secure Socket Layer）协议出现。HTTPS是在HTTP的基础上加入SSL协议。传输以密文传输，保证数据传输的安全以及确认网站的真实性（数字证书）。

HTTPS=HTTP+SSL

SSL加密方式

对称加密与非对称加密

在开始之前首先得对理解对称加密与非对称加密这两种加密方式。其中加密过程是: 信息+密钥+算法=密文

对称加密

对称加密实质加密和解密都使用同一个密钥，对称加密只有一个密钥，作为私钥。这就好比现实生活中的钥匙和锁，我将想要传达的信息通过对称加密算法用私钥进行加密，形成密文，然后将这密文传送给同样拥有这把锁的“钥匙”的人，对方就用同样的算法和私钥将密文解密出来。
常用的对称加密算法有DES和AES等
但是在现实中，这种传输方式并不是特别方便，密钥怎么给对方是一个很关键的问题，而且密钥交给了其他人自己也不是很放心。于是非对称加密出现

非对称加密

非对称加密是指加密和解密用的是不同密钥，并且是成对存在的。一把称为公钥，能够放心的交给别人，一把是私钥，只能自己保存。其中用公钥加密的信息只能用私钥解密，用私钥加密的信息只能用公钥解密。

 

需要注意的是这里的私钥和密钥都是对应的，就是说我的私钥可以解密用我的公钥加密的信息，但是他人的私钥不能解密用我的公钥加密的信息。
常用的非对称加密算法有：RSA，DH，DSA三种

具体的加密过程
我通过一段具体的通信过程来模拟这一加密过程。假设主人公是客户端A和服务端B

A：B，你好，我想向你发一段消息，请你把你的公钥给我
B：好的，我的公钥是：xxxxxxx。
A：好的，我收到了你的公钥，我给你发送的消息经过你的公钥加密后是：yyyyyyy。
B：收到，我现在用我的密钥来解密看看。

这就是非对称加密的具体过程，这种方式看上去很安全，但是仔细想想信息真的可靠吗？
想一想客户端A的公钥是假的怎么办？如果有一个黑客C也给客户端A发送了一个自己的公钥，而客户端A不知道公钥的正确性，用了C的公钥加密发送，这样一来，信息被C截取的化，信息不久泄露了吗。
所以我们得想个办法证明我用的公钥确实是服务端B的公钥。
于是数字证书出现！
我先抛一段官方的数字证书的概念

数字证书就是互联网通讯中标志通讯各方身份信息的一串数字，提供了一种在Internet上验证通信实体身份的方式，数字证书不是数字身份证，而是身份认证机构盖在数字身份证上的一个章或印（或者说加在数字身份证上的一个签名）。

简单来说数字证书就是一段信息，他内部的信息包括：

• 签发证书的机构
• 加密算法
• Hash算法
• 公钥
• 证书到期时间等

贴一段实际的数字证书
我通过查看CSDN的数字证书来帮助理解这一概念，chrome的网页栏一般有“安全”的字样，说明该网站的有数字证书的，数据传输的安全性是可以保证的。

 

再来看看数字证书的内容

它里面包含了一系列安全相关信息，在下面我会讲这些信息的用途。

另外提一点，数字证书是由权威机构——CA机构发行，我们是绝对信任这个机构的。

为了防止证书颁发的过程中被人修改，又出现了一个数字签名的概念，所谓数字签名就是把证书内容做了一个hash操作生成固定长度的数据发送给服务端B，服务端就能通过自己hash一遍对比发过来的hash来判断内容是否被修改。然而这还是可能被人截取修改内容重新生成hash再发给服务端B，这怎么办呢？出于这个考虑，CA机构在颁发时又会用一个私钥将这个hash加密，这样就防止了证书被修改了。
我将该过程图示

这里再说一下数字签名，通俗来说就是将要传输的信息通过hash加密后将这个hash用私钥加密，最后得到的东西称之为数字签名。用来验证传输的信息是否被更改，注意的是这个私钥是CA官方私钥。
所以最终传送的内容有: 正文+数字签名+数字证书

我们梳理一下

1. 第一步 ：客户端A开启一个新的浏览器访问客户端时，会先让A安装一个数字证书，这个证书主要包含的是CA机构的公钥。
2. 第二步：服务端B发来CA机构给自己的证书，通过CA公钥解密被CA私钥加密的hash1，然后再用B的证书里面的hash算法将信息生成一个hash2，通过比较两个hash，若相等，确认这个数字证书是服务端B的。

由于非对称加密算法复杂度和计算量大，对称加密效率高，SSL就将这两种加密算法混合着用，这样安全和效率就都能保证了。其中具体的过程如下：

1. 第一步 客户端A给出 支持的SSL版本+一个随机数+自己支持的加密方式
2. 第二步 服务端B接收到这些信息后确认加密方式+自己的安全证书+一个随机数发给A
3. 第三步 客户端A确认数字证书有效性（验证方法上面已经说明），然后生成一个随机数，并将这个随机数用B的数字证书公钥加密后发送给A。
4. 第四步 服务端B使用自己的私钥解密这个随机数
5. 第五步 A和B通过第二步确定的加密方法将前三个随机数生成一个对话密钥 用来接下来的通信（个人感觉不需要三个随机数，只用最后一个就够了，这样做可能是为了更安全）

于是A和B救恩那个用对称加密的方式快速有效安全的通信了。
这就是SSL协议的握手过程，图示如下。

 

总结

本文由https引出SSL，并探讨对称和非对称加密以及数字签名和数字证书的原理，最后介绍SSL具体加密通信过程。若有错误或者改进之处欢迎指正，不胜感激。
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作者：Jxhacker
来源：CSDN
原文：https://blog.csdn.net/qq_40149612/article/details/82795656
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