目录

一 安全概念

二 HTTPS的安全措施

三 总结

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一 安全概念

网络安全是一个比较笼统的概念。我们说网络安全的时候，往往会包含很多安全问题，包括网络设备层面、通信过程、数据本身等多方面引入的安全问题。比如设备被有意无意的破坏，链路被监听，数据中夹带病毒，各种漏洞缺陷带来的潜在危险，这些都属于网络安全的范畴。这里，我们所述的网络安全，主要指通信过程的安全。

以经典的Bob 与Alice 通信为例，影响网络安全的典型情景如下图所示（图片来自

Henric Johnson

Blekinge Institute of Technology, Sweden

www.its.bth.se/staff/hjo/

henric.johnson@bth.se）

上图中总结了安全攻击的四种形式：终止、窃听、篡改、伪造。下面我们来看看这几个问题到底是什么意思。

窃听：涉及信息泄露，被第三方监听和窃取。

篡改：信息泄露就可能存在篡改。第三方获取信息后，修改后再发给通信的双方，可能干扰通信双方正常的通信，甚至对通信双方造成重大损失。

伪造：伪造和篡改属于一类问题。

冒充：冒充通信的一方，与另一方进行通信。造成类似篡改的后果。

重放（重用）：重放通信过程中的数据，以便获取有价值的信息。

抵赖：除了正常的通信外，还需要有认证的价值，避免通信一方否认做出的一些授权和操作。

终止（拒绝服务）：干扰正常通信流程，造成通信服务不可用，从而达到破坏通信的目的。

这里我们对上述问题做了简单的扩展。链路层的安全问题，主要就涉及上面几个方面。总的来讲，终止和拒绝服务涉及服务可用性的问题，窃听涉及数据保密性的问题，篡改涉及数据完整性的问题，伪造涉及数据真实性的问题。

网络安全的目标，最终是在上述几个安全问题方面，都获得合适的解决方案。如下图（来源同上）

最终达到：实体可信赖，链路安全有保障。

二 HTTPS的安全措施

好了，有了上面的基础，我们来看看HTTPS到底解决了什么问题。

HTTPS的交互过程如下图：

为了方便理解，我们倒推来看。

HTTPS的交互过程，最终是获取到一个对称密钥，完成对交互数据的加密。这样，整个过程，数据是加密的，从而保证了数据的机密性。即使被第三方窃听了数据，也因为不能解密数据，从而失去窃听的意义。

这就引入了第二个问题：密钥如何安全的交换。如果通过明文传递密钥，那么一旦被人截获了握手过程，安全性也无从谈起。所以，密钥需要加密后交换。

这就引入了第三个问题：先有鸡还是先有蛋的问题。密钥需要加密传输，加密又需要密钥，如此出现了循环依赖的问题。这个问题该如何解决？在HTTPS中，是通过证书和非对称加密实现对称密钥交换的。简单来讲，通过发布证书，公布公钥。使用公钥加密私有信息，而公钥加密的数据，只能通过私钥来解密，这样就实现了信息的安全传递。

这就引入了第四个问题：为什么不直接用公钥和私钥完成数据传递，而需要生成一个对称密钥来做这件事呢？这是因为对称加解密的速度远远快于非对称加密。数据传输阶段，信息量大，用对称加密可以节省时间。握手阶段，信息量少，可以用非对称加密完成必要信息的安全交互。

这就引入了第五个问题：为什么证书就能保证身份和密钥的正确性？这是通过两点来实现的。一点是，非对称加密，公钥加密的数据只能通过私钥解密，私钥加密的数据只能通过公钥解密；第二点，证书是预先公知的信任机构颁发的，也就是我们常听说的证书链。这样，证书持有者可以在证书中附加一段密文，这段密文是由证书持有者通过私钥加密的。证书持有者要严格保护好其私钥，如果泄漏，上面整个认证系统的安全性就无从谈起。因为别人无从知道证书持有者的私钥，如此一来，只要通过公钥解密这段密文，跟公示的明文进行对比，如果二者一致，那就可以说明证书的确是由持有者发布的，是可信的。这是整个信任系统的基础和前提。

反过来，我们用通俗的语言来梳理下上面的过程。就以银行交易为例吧。

假设场景为小明要通过网银转账。

小明的电脑浏览器首先通过银行的服务地址访问银行系统，准备进行转账交易业务。

银行系统收到连接请求后，就告诉小明电脑浏览器，我是银行，要进行安全连接建立。然后将自己的证书发给小明以验明正身。

小明电脑浏览器收到证书后，通过前面所述的方法，检验证书是否是真实有效的。如果不是，则拒绝连接。否则，将自己的证书也交给银行系统，以验明正身。浏览器早在安装时就内置了信任机构的信息，银行的证书是通过信任机构颁发的，自然也是可信的。

完成后，对通信双方来讲，银行确实是真的，客户端也是一个真实的客户端，而非第三方篡改或者伪造的客户端。

验身后，银行系统和客户端再协商一个对称密钥。客户端说就用xxx做本次交易的加密密钥吧。银行说，好的，就用xxx。这个过程传输的数据是通过各自的私钥加密的，对方可以使用自己证书中公告的公钥来解密。

上面的过程完成后，客户端和银行终于建立了信任关系。之后，客户端就可以通过加密的办法，将自己的账号密码等放心的交给银行，银行验证后，确定客户端确实是自己的用户，可以响应用户的合法请求。

基于双方的信任，小明通过银行系统完成了转账操作。

当然，上面我们只是介绍了主要过程和关键信息点。实际交互过程还有许多细节需要考虑，这部分大家就可以去看协议的具体内容来了解。

三 总结

最后，我们来看看上面的过程是否实现了最开始提到的四个安全需求：

• 终止服务。对于安全通信来讲，握手过程中，如果有任何一项验证通过不了，则通信自动断开，这反而保证了交互的安全。
• 窃取。不管是握手过程还是数据传输过程，关键信息都是加密的，自然不担心窃取。
• 篡改。因为加密，所以篡改信息很容易被发现。
• 伪造。同样因为加密，伪造数据也会被发现。

总的来看，整个过程的安全性主要是建立在加密的基础上的。服务端通过证书保证自己的身份可靠。客户端通过证书和业务密码（或者生物特征等）保证自己的身份。

通过上述措施，整个通信过程是否就如铜墙铁壁，牢不可破了呢？任何事物都有其弱点。上面系统最大的问题，就在私钥的安全性上。所以讲，如何才能破坏整个系统的安全性？答案就是窃取私钥。