Edgar

HTTPS是如何工作的

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HTTPS 是如何工作的?

by songzhw's blog

这篇文章来自于我在团队的内部分享。很多人可能不能很好的理解HTTPS,不能理解为什么HTTPS的代码要那样写。因此我写了这片博客,希望能让更多人了解HTTPS。

密码(Cipher)

Java 1.2内置了一个叫做"JCE"(Java Crytography Extension)的系统。它主要负责Java内部的密钥和证书的管理。

众所周知,我们要给一段信息加密或者解密,就必须要有密钥。这就好比开门或者锁门,你得有一把钥匙。

这个密钥可以用Java带的KeyGenerator 或者 KeyPairGenerator生成。前者用于生成对称密钥,后者用于生成分对称密钥。

  • 对称加密(symmetric cryptography) _ 使用相同的key加密和解密

  • 非对称加密(asymmetric cryptography) — 使用不同的keys加密和解密。keys通常分为公钥和私钥

公钥也许分布广泛,但是私钥只有它的服务器知道。

在一个安全的非对称加密方案中,当使用公钥加密一段信息后,只有配对的私钥可以解密这一段信息。因此,即使黑客拿到了公钥加密信息,他也不能解密这一段信息。因为他没有配对的私钥。所以说,使用非对称加密传输的信息是安全的。

证书(Certificate)

生活中,假设你要买钻石然后进入了一家钻石店。你怎么能够知道钻石是真的。对于多数人来说,他们没有钻石相关的知识,是很难分辨钻石的真假的。但是,如果这家店有美国政府发布的的钻石营业执照,你就能确定这家店卖的是真的钻石。

证书在计算机世界好比上面说的营业执照,它可能有另一些密钥——另一个证书(假设是“B”)。这个密钥正是我需要的,而“B”则是证明这个证书是可信赖的凭证。

你可能会问:我怎么知道“B”是可信的。这是一个好问题。

Android在手机里内置了将近150份CA(certificate agent 代理证明机构)根证书。他们就好像美国的首席法官(like the chief justice in u.s),在整个世界都是被认可的。

“B”内置了内另一个证书(C),因此我们会检查“C”是否是可信的。。。查询整条证书链,如果在这条证书链的末端或者根证书,正是我们在手机中内置的150份预设的证书之一,我们就确信原证书是合法的。

P.S. : 证书有很多格式。

  • “x.509” :x.509 证书通常用于包含公钥。

  • “PKCS12”

:PKCS12证书同时包含私钥和公钥。因此,PKCS12证书需要密码开启。

Https

最后,讲讲“https”部分。之所以前面介绍“密码”和“证书”两部分,是因为HTTPs包含它们。

HTTPs(HTTP over SSL)被设计用于在互联网中安全通信。

1. 何如安全通信?

怎么才能建立安全的通信呢?首先想到的是加密。我给需要传输的数据加密,然后将数据和“加密用的密钥”传给服务器,服务器就能使用这个k密钥解密传输的数据了。 

让我们想象这样一个场景:黑客拦截了这次通信,这意味着加密用的密钥和加密的数据都被盗取了。如果黑客有密钥,解密这段加密的数据就不是什么难事了。好了,你的数据泄露了。

2. 非对称加密(Asymmetric Cryptography)如何呢?

上一个方法一点也不安全,我们考虑下一个,非对称加密有怎么样呢?

这是一个很棒的想法。你使用服务器提供的公钥加密信息。因为服务器是唯一知道这个与公钥配对的私钥的,这意味着只有服务器能够解密这段加密的信息。这样,即使是黑客拦截了这段消息,它没有配对的私钥,也无法解密这段信息。因此,数据是安全的。

不足之处就是,非对称加密较对称加密来说,需要花费更长的时间来完成加解密的工作。出于用户体验的考虑,给一大串数据执行非对称加解密,并不是一个理想的方案。

3. 最终的方案

先前两个方案都失败了。有没有综合两个方案优势的方案呢?下面这个方案就是你需要的。

HTTPS :

上图很清楚的展示了HTTPS的执行加解密的过程

  1. [server] 生成配对的公钥和私钥,我们称它为“Key”和“KeyPri”

  2. [server] 服务器将“KeyPub”传给客户端

  3. [Client] 生成对称秘钥("key2"),然后用key2加密信息

  4. [Client] 使用“KeyPub”加密“key2”。因为只有服务器知道“keyPri”,所以“key2”是安全的

  5. [Client]传递加密后的数据和加密的key给服务器

  6. [Server] 用“KeyPri”解密这个key,拿到“key2”

  7. [Server]用“key2”解密加密后的数据。数据安全的到达来了服务器(Now the data arrieve(?arrive) in Server safely)。

结论

因为对称加密比非对称加密快,因此HTTPS使用对称加密给数据加密,使用非对称加密加密对称加密生成的密钥,从而确保数据传输的安全性。使用这种方法,加密就变的即快速又安全了。

总之,理解HTTPS的工作原理是非常重要。这样在现实工作生活中就可以使用这种思想保证你的数据安全。