目录

一.HTTPS介绍

1.HTTPS 定义

2.HTTP与HTTPS

（1）端口不同，是两套服务

（2）HTTP效率更高，HTTPS更安全

3.加密，解密，密钥 概念

4.为什么要加密？

5.常见的加密方式

（1）对称加密

（2）⾮对称加密

4. 数据摘要 && 数据指纹

5. 数字签名

6. 理解链 - 承上启下

二.HTTPS 的⼯作过程探究

1.⽅案 1 - 只使⽤对称加密（明⽂传输不可取）

2.⽅案 2 - 只使⽤⾮对称加密（仅单向安全，不可取）

3.⽅案 3 - 双⽅都使⽤⾮对称加密（效率太低不可行）

4.⽅案 4 - ⾮对称加密 + 对称加密（仍有安全问题，见5）

5.中间⼈攻击 - 针对上⾯的场景

6.引⼊证书

（1）CA认证

（2）证书组成

（3）理解数据签名

（4）申请证书过程：

（5）查看浏览器的受信任证书发布机构

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7.⽅案 5 - ⾮对称加密 + 对称加密 + 证书认证

（1）⾮对称加密 + 对称加密 + 证书认证 方案

（2）服务器向客户端发公钥时，中间⼈有没有可能篡改该证书？

（3）中间⼈能否将整个掉包证书？

一.HTTPS介绍

HTTPS 举例：https://new.qq.com/rain/a/20230115A00C3H00

1.HTTPS 定义

2.HTTP与HTTPS

（1）端口不同，是两套服务

（2）HTTP效率更高，HTTPS更安全

HTTP 不用加密，则效率更高，但是不安全；HTTP 需要加密，则效率相对不高，但是安全；在内网等绝对安全的条件下推荐使用HTTP协议

3.加密，解密，密钥 概念

4.为什么要加密？

所有的加密，都是为了防止中间有人进行窃取和篡改

点击 "下载按钮", 其实就是在给服务器发送了⼀个 HTTP 请求, 获取到的 HTTP 响应其实就包含了该APP 的下载链接. 运营商劫持之后, 就发现这个请求是要下载天天动听, 那么就⾃动的把交给⽤⼾的响应给篡改成 "QQ浏览器" 的下载地址了

所以：因为http的内容是明⽂传输的，明⽂数据会经过路由器、wifi热点、通信服务运营商、代理服务器等多个物理节点，如果信息在传输过程中被劫持，传输的内容就完全暴露了。劫持者还可以篡改传输的信息且不被双⽅察觉，这就是 中间⼈攻击 ，所以我们才需要对信息进⾏加密。

思考下, 为啥运营商要进⾏劫持?

5.常见的加密方式

（1）对称加密

（2）⾮对称加密

4. 数据摘要 && 数据指纹

5. 数字签名

6. 理解链 - 承上启下

1.⽅案 1 - 只使⽤对称加密（明⽂传输不可取）

如果通信双⽅都各⾃持有同⼀个密钥X，且没有别⼈知道，这两⽅的通信安全当然是可以被保证的（除⾮密钥被破解）

引⼊对称加密之后, 即使数据被截获, 由于⿊客不知道密钥是啥, 因此就⽆法进⾏解密, 也就不知道请求的真实内容是啥了.

但事情没这么简单. 服务器同⼀时刻其实是给很多客⼾端提供服务的. 这么多客⼾端, 每个⼈⽤的秘钥都必须是不同的(如果是相同那密钥就太容易扩散了, ⿊客就也能拿到了). 因此服务器就需要维护每个客户端和每个密钥之间的关联关系, 这也是个很⿇烦的事情

⽐较理想的做法, 就是能在客⼾端和服务器建⽴连接的时候, 双⽅协商确定这次的密钥是啥~

2.⽅案 2 - 只使⽤⾮对称加密（仅单向安全，不可取）

3.⽅案 3 - 双⽅都使⽤⾮对称加密（效率太低不可行）

1. 服务端拥有公钥S(server)与对应的私钥S'，客⼾端拥有公钥C与对应的私钥C'

2. 客⼾和服务端交换公钥

3. 客⼾端给服务端发信息：先⽤S对数据加密，再发送，只能由服务器解密，因为只有服务器有私钥 S'

4. 服务端给客⼾端发信息：先⽤C对数据加密，在发送，只能由客⼾端解密，因为只有客⼾端有私钥 C' 这样貌似也⾏啊，但是

• 效率太低

• 依旧有安全问题

4.⽅案 4 - ⾮对称加密 + 对称加密（仍有安全问题，见5）

先解决效率问题

• 服务端具有⾮对称公钥S和私钥S'

• 客⼾端发起https请求，获取服务端公钥S

• 客⼾端在本地⽣成对称密钥C, 通过公钥S加密, 发送给服务器.

• 由于中间的⽹络设备没有私钥, 即使截获了数据, 也⽆法还原出内部的原⽂, 也就⽆法获取到对称密钥(真的吗？)

• 服务器通过私钥S'解密, 还原出客⼾端发送的对称密钥C. 并且使⽤这个对称密钥加密给客⼾端返回的响应数据 后续客⼾端和服务器的通信都只⽤对称加密即可. 由于该密钥只有客⼾端和服务器两个主机知道, 其他主机/设备不知道密钥即使截获数据也没有意义.

由于对称加密的效率⽐⾮对称加密⾼很多, 因此只是在开始阶段协商密钥的时候使⽤⾮对称加密, 后

续的传输仍然使⽤对称加密.

虽然上⾯已经⽐较接近答案了，但是依旧有安全问题

⽅案 2，⽅案 3，⽅案 4都存在⼀个问题，如果最开始，中间⼈就已经开始攻击了呢？

5.中间⼈攻击 - 针对上⾯的场景

• Man-in-the-MiddleAttack，简称“ MITM攻击 ”

确实，在⽅案2/3/4中，客⼾端获取到公钥S之后，对客⼾端形成的对称秘钥X⽤服务端给客⼾端的公钥S进⾏加密，中间⼈即使窃取到了数据，此时中间⼈确实⽆法解出客⼾端形成的密钥X，因为只有服务器有私钥S'

但是中间⼈的攻击，如果在最开始握⼿协商的时候就进⾏了，那就不⼀定了，假设hacker已经成功成 为中间⼈

1. 服务器具有⾮对称加密算法的公钥S，私钥S'

2. 中间⼈具有⾮对称加密算法的公钥M，私钥M'

3. 客⼾端向服务器发起请求，服务器明⽂传送公钥S给客⼾端

4. 中间⼈劫持数据报⽂，提取公钥S并保存好，然后将被劫持报⽂中的公钥S替换成为⾃⼰的公钥M，并将伪造报⽂发给客⼾端

5. 客⼾端收到报⽂，提取公钥M(⾃⼰当然不知道公钥被更换过了)，⾃⼰形成对称秘钥X，⽤公钥M加密X，形成报⽂发送给服务器

6. 中间⼈劫持后，直接⽤⾃⼰的私钥M'进⾏解密，得到通信秘钥X，再⽤曾经保存的服务端公钥S加密后，将报⽂推送给服务器

7. 服务器拿到报⽂，⽤⾃⼰的私钥S'解密，得到通信秘钥X

8. 双⽅开始采⽤X进⾏对称加密，进⾏通信。但是⼀切都在中间⼈的掌握中，劫持数据，进⾏窃听甚 ⾄修改，都是可以的

上⾯的攻击⽅案，同样适⽤于⽅案2，⽅案3

问题本质出在哪⾥了呢？客⼾端⽆法确定收到的含有公钥的数据报⽂，就是⽬标服务器发送过来的！

6.引⼊证书

（1）CA认证

服务端在使⽤HTTPS前，需要向CA机构申领⼀份数字证书，数字证书⾥含有证书申请者信息、公钥信息等。服务器把证书传输给浏览器，浏览器从证书⾥获取公钥就⾏了，证书就如⾝份证，证明服务端公钥的权威性

 

 

（2）证书组成

基本说明： https://baike.baidu.com/item/CA%E8%AE%A4%E8%AF%81/6471579?fr=aladdin

这个 证书 可以理解成是⼀个结构化的字符串, 分为两部分：明文和签名。⾥⾯包含了以下信息:

• 证书发布机构

• 证书有效期

• 公钥

• 证书所有者

• 签名

• ......

需要注意的是：申请证书的时候，我们的服务器需要在特定平台⽣成⼀对密钥对，即公钥和私钥。这对密钥对⼉就是⽤来在⽹络通信中进⾏明⽂加密以及数字签名的。

其中公钥会随着CSR⽂件，⼀起发给CA进⾏权威认证，私钥服务端⾃⼰保留，⽤来后续进⾏通信（其实主要就是⽤来交换对称秘钥）

 

可以使⽤在线⽣成CSR和私钥： https://myssl.com/csr_create.html

形成CSR之后，后续就是向CA进⾏申请认证，不过⼀般认证过程很繁琐，⽹络各种提供证书申请的服务商，⼀般真的需要，直接找平台解决就⾏

（3）理解数据签名

签名的形成是基于⾮对称加密算法的，注意，⽬前暂时和https没有关系，不要和https中的公钥私钥搞混了。

给数据文档进行数据签名的意义：防止内容被篡改。详情见7.(2)

 

 

 

（4）申请证书过程：

当服务端申请CA证书的时候，CA机构会对该服务端进⾏审核，并专⻔为该⽹站形成数字签名，过程如下： ​​​​​​​

1. CA机构拥有⾮对称加密的私钥A和公钥A'

2. CA机构对服务端申请的证书明⽂数据进⾏hash，形成数据摘要

3. 然后CA对数据摘要⽤私钥A加密，得到数字签名S

服务端申请的证书明⽂和数字签名S 共同组成了数字证书，这样⼀份数字证书就可以颁发给服务端了

 

（5）查看浏览器的受信任证书发布机构

Chrome 浏览器, 点击右上⻆的

选择 "设置", 搜索 "证书管理" , 即可看到以下界⾯. (如果没有，在隐私设置和安全性->安全⾥⾯找找)

7.⽅案 5 - ⾮对称加密 + 对称加密 + 证书认证

（1）⾮对称加密 + 对称加密 + 证书认证 方案

​​​​​​​ 方案4的基础上，公钥S变成了证书。

在客⼾端和服务器刚⼀建⽴连接的时候, 服务器给客⼾端返回⼀个 证书，证书包含了之前服务端的公钥, 也包含了⽹站的⾝份信息.

客⼾端进⾏认证

当客⼾端获取到这个证书之后, 会对证书进⾏校验(防⽌证书是伪造的).

• 判定证书的有效期是否过期

• 判定证书的发布机构是否受信任(操作系统中已内置的受信任的证书发布机构).

• 验证证书是否被篡改: 从系统中拿到该证书发布机构的公钥, 对签名解密, 得到⼀个 hash 值(称为数据摘要), 设为 hash1. 然后计算整个证书的 hash 值, 设为 hash2. 对⽐ hash1 和 hash2 是否相等. 如果相等, 则说明证书是没有被篡改过的.

​​​​​​​

（2）服务器向客户端发公钥时，中间⼈有没有可能篡改该证书？

中间⼈可能 篡改证书的明⽂

• 由于中间⼈没有CA机构的私钥，所以⽆法hash之后⽤私钥加密形成签名，那么也就没法办法对篡改后的证书形成匹配的签名

• 如果强⾏篡改，客⼾端收到该证书后会发现明⽂散列后的值和签名解密后的值不⼀致，则说明证书已被篡改，证书不可信，从⽽终⽌向服务器传输信息，防⽌信息泄露给中间⼈

那如果中间人改了证书明文，用中间人自己的私钥加密可以吗？

—不可以。客户端解密时用的是系统中存着的CA的公钥，解不开就说明被篡改。

总结：证书可能被篡改，但是客户端发现篡改后和数字签名对不上，说明证书被篡改，则不在发起请求。

（3）中间⼈能否将整个掉包证书？

• 因为中间⼈没有CA私钥，所以⽆法制作假的证书(为什么？用中间人自己私钥加密的证书，别人公钥打不开，没用)

• 所以中间⼈只能向CA申请真证书，然后⽤⾃⼰申请的证书进⾏掉包

• 这个确实能做到证书的整体掉包，但是别忘记，证书明⽂中包含了域名等服务端认证信息，如果整

体掉包，客⼾端依旧能够识别出来。

• 永远记住：中间⼈没有CA私钥，所以对任何证书都⽆法进⾏合法修改，包括⾃⼰的

常⻅问题

为什么摘要内容在⽹络传输的时候⼀定要加密形成签名?

常⻅的摘要算法有: MD5 和 SHA 系列

以 MD5 为例, 我们不需要研究具体的计算签名的过程, 只需要了解 MD5 的特点:

• 定⻓: ⽆论多⻓的字符串, 计算出来的 MD5 值都是固定⻓度 (16字节版本或者32字节版本)

• 分散: 源字符串只要改变⼀点点, 最终得到的 MD5 值都会差别很⼤.

• 不可逆: 通过源字符串⽣成 MD5 很容易, 但是通过 MD5 还原成原串理论上是不可能的.