HTTPS科普扫盲帖

文/程序猿小卡

为什么需要https

HTTP是明文传输的，也就意味着，介于发送端、接收端中间的任意节点都可以知道你们传输的内容是什么。这些节点可能是路由器、代理等。

举个最常见的例子，用户登陆。用户输入账号，密码，采用HTTP的话，只要在代理服务器上做点手脚就可以拿到你的密码了。

用户登陆 --> 代理服务器（做手脚）--> 实际授权服务器

在发送端对密码进行加密？没用的，虽然别人不知道你原始密码是多少，但能够拿到加密后的账号密码，照样能登陆。

HTTPS是如何保障安全的

HTTPS其实就是secure http的意思啦，也就是HTTP的安全升级版。稍微了解网络基础的同学都知道，HTTP是应用层协议，位于HTTP协议之下是传输协议TCP。TCP负责传输，HTTP则定义了数据如何进行包装。

HTTP --> TCP （明文传输）

HTTPS相对于HTTP有哪些不同呢？其实就是在HTTP跟TCP中间加多了一层加密层TLS/SSL。

神马是TLS/SSL？

通俗的讲，TLS、SSL其实是类似的东西，SSL是个加密套件，负责对HTTP的数据进行加密。TLS是SSL的升级版。现在提到HTTPS，加密套件基本指的是TLS。

传输加密的流程

原先是应用层将数据直接给到TCP进行传输，现在改成应用层将数据给到TLS/SSL，将数据加密后，再给到TCP进行传输。

大致如图所示。

就是这么回事。将数据加密后再传输，而不是任由数据在复杂而又充满危险的网络上明文裸奔，在很大程度上确保了数据的安全。这样的话，即使数据被中间节点截获，坏人也看不懂。

HTTPS是如何加密数据的

对安全或密码学基础有了解的同学，应该知道常见的加密手段。一般来说，加密分为对称加密、非对称加密（也叫公开密钥加密）。

对称加密

对称加密的意思就是，加密数据用的密钥，跟解密数据用的密钥是一样的。

对称加密的优点在于加密、解密效率通常比较高。缺点在于，数据发送方、数据接收方需要协商、共享同一把密钥，并确保密钥不泄露给其他人。此外，对于多个有数据交换需求的个体，两两之间需要分配并维护一把密钥，这个带来的成本基本是不可接受的。

非对称加密

非对称加密的意思就是，加密数据用的密钥（公钥），跟解密数据用的密钥（私钥）是不一样的。

什么叫做公钥呢？其实就是字面上的意思——公开的密钥，谁都可以查到。因此非对称加密也叫做公开密钥加密。

相对应的，私钥就是非公开的密钥，一般是由网站的管理员持有。

公钥、私钥两个有什么联系呢？

简单的说就是，通过公钥加密的数据，只能通过私钥解开。通过私钥加密的数据，只能通过公钥解开。

很多同学都知道用私钥能解开公钥加密的数据，但忽略了一点，私钥加密的数据，同样可以用公钥解密出来。而这点对于理解HTTPS的整套加密、授权体系非常关键。

举个非对称加密的例子

• 登陆用户：小明
• 授权网站：某知名社交网站（以下简称XX）

小明都是某知名社交网站XX的用户，XX出于安全考虑在登陆的地方用了非对称加密。小明在登陆界面敲入账号、密码，点击“登陆”。于是，浏览器利用公钥对小明的账号密码进行了加密，并向XX发送登陆请求。XX的登陆授权程序通过私钥，将账号、密码解密，并验证通过。之后，将小明的个人信息（含隐私），通过私钥加密后，传输回浏览器。浏览器通过公钥解密数据，并展示给小明。

• 步骤一： 小明输入账号密码 --> 浏览器用公钥加密 --> 请求发送给XX
• 步骤二： XX用私钥解密，验证通过 --> 获取小明社交数据，用私钥加密 --> 浏览器用公钥解密数据，并展示。

用非对称加密，就能解决数据传输安全的问题了吗？前面特意强调了一下，私钥加密的数据，公钥是可以解开的，而公钥又是加密的。也就是说，非对称加密只能保证单向数据传输的安全性。

此外，还有公钥如何分发/获取的问题。下面会对这两个问题进行进一步的探讨。

公开密钥加密：两个明显的问题

前面举了小明登陆社交网站XX的例子，并提到，单纯使用公开密钥加密存在两个比较明显的问题。

1. 公钥如何获取
2. 数据传输仅单向安全

问题一：公钥如何获取

浏览器是怎么获得XX的公钥的？当然，小明可以自己去网上查，XX也可以将公钥贴在自己的主页。然而，对于一个动不动就成败上千万的社交网站来说，会给用户造成极大的不便利，毕竟大部分用户都不知道“公钥”是什么东西。

问题二：数据传输仅单向安全

前面提到，公钥加密的数据，只有私钥能解开，于是小明的账号、密码是安全了，半路不怕被拦截。

然后有个很大的问题：私钥加密的数据，公钥也能解开。加上公钥是公开的，小明的隐私数据相当于在网上换了种方式裸奔。（中间代理服务器拿到了公钥后，毫不犹豫的就可以解密小明的数据）

下面就分别针对这两个问题进行解答。

问题一：公钥如何获取

这里要涉及两个非常重要的概念：证书、CA（证书颁发机构）。

证书

可以暂时把它理解为网站的身份证。这个身份证里包含了很多信息，其中就包含了上面提到的公钥。

也就是说，当小明、小王、小光等用户访问XX的时候，再也不用满世界的找XX的公钥了。当他们访问XX的时候，XX就会把证书发给浏览器，告诉他们说，乖，用这个里面的公钥加密数据。

这里有个问题，所谓的“证书”是哪来的？这就是下面要提到的CA负责的活了。

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