HTTPS的加密原理

一、HTTPS和HTTP的区别

HTTPS协议 = HTTP协议 + SSL/TLS协议
SSL的全称是Secure Sockets Layer，即安全套接层协议，是为网络通信提供安全及数据完整性的一种安全协议。TLS的全称是Transport Layer Security，即安全传输层协议。
即HTTPS是安全的HTTP。

二、HTTPS的连接建立流程

HTTPS为了兼顾安全与效率，同时使用了对称加密和非对称加密。在传输的过程中会涉及到三个密钥：

• 服务器端的公钥和私钥，用来进行非对称加密
• 客户端生成的随机密钥，用来进行对称加密

 

 

如上图，HTTPS连接过程大致可分为八步:

1、客户端访问HTTPS连接。

客户端会把安全协议版本号、客户端支持的加密算法列表、随机数C发给服务端。

2、服务端发送证书给客户端

服务端接收密钥算法配件后，会和自己支持的加密算法列表进行比对，如果不符合，则断开连接。否则，服务端会在该算法列表中，选择一种对称算法（如AES）、一种公钥算法（如具有特定秘钥长度的RSA）和一种MAC算法发给客户端。
服务器端有一个密钥对，即公钥和私钥，是用来进行非对称加密使用的，服务器端保存着私钥，不能将其泄露，公钥可以发送给任何人。
在发送加密算法的同时还会把数字证书和随机数S发送给客户端

3、客户端验证server证书

会对server公钥进行检查，验证其合法性，如果发现发现公钥有问题，那么HTTPS传输就无法继续。

4、客户端组装会话秘钥

如果公钥合格，那么客户端会用服务器公钥来生成一个预主秘钥(Pre-Master Secret，PMS)，并通过该预主秘钥和随机数C、S来组装成会话秘钥

5、客户端将预主秘钥加密发送给服务端

是通过服务端的公钥来对预主秘钥进行非对称加密，发送给服务端

6、服务端通过私钥解密得到预主秘钥

服务端接收到加密信息后，用私钥解密得到预主秘钥。

7、服务端组装会话秘钥

服务端通过预主秘钥和随机数C、S来组装会话秘钥。
至此，服务端和客户端都已经知道了用于此次会话的主秘钥。

8、数据传输

客户端收到服务器发送来的密文，用客户端密钥对其进行对称解密，得到服务器发送的数据。
同理，服务端收到客户端发送来的密文，用服务端密钥对其进行对称解密，得到客户端发送的数据。

总结：

会话秘钥 = random S + random C + 预主秘钥

• HTTPS连接建立过程使用非对称加密，而非对称加密是很耗时的一种加密方式

• 后续通信过程使用对称加密，减少耗时所带来的性能损耗

• 其中，对称加密加密的是实际的数据，非对称加密加密的是对称加密所需要的客户端的密钥。

三、对称加密和非对称加密

1、对称加密

用同一套密钥来进行加密解密。
对称加密通常有 DES,IDEA,3DES 加密算法。

2、非对称加密

用公钥和私钥来加解密的算法。
公钥（Public Key）与私钥（Private Key）是通过一种算法得到的一个密钥对（即一个公钥和一个私钥），公钥是密钥对中公开的部分，私钥则是非公开的部分,私钥通常是保存在本地。

• 用公钥进行加密，就要用私钥进行解密；反之，用私钥加密，就要用公钥进行解密（数字签名）。

• 由于私钥是保存在本地的，所以非对称加密相对与对称加密是安全的。
  但非对称加密比对称加密耗时(100倍以上),所以通常要结合对称加密来使用。

常见的非对称加密算法有：RSA、ECC（移动设备用）、Diffie-Hellman、El Gamal、DSA（数字签名用）

而为了确保客户端能够确认公钥就是想要访问的网站的公钥，引入了数字证书的概念，由于证书存在一级一级的签发过程，所以就出现了证书链，在证书链中的顶端的就是根CA。

 

所谓的认证即确认对方身份，单向认证一般是指客户端确认服务端身份，双向认证则是指在客户端需要确认服务端身份的同时，服务端也需要确认客户端的身份。

单向认证

 

 

双向认证