HTTPS 采用的是对称加密和非对称加密结合的「混合加密」方式:
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在通信建立前采用非对称加密的方式交换「会话秘钥」,后续就不再使用非对称加密。
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在通信过程中全部使用对称加密的「会话秘钥」的方式加密明文数据。
采用「混合加密」的方式的原因:
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对称加密只使用一个密钥,运算速度快,密钥必须保密,无法做到安全的密钥交换。
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非对称加密使用两个密钥:公钥和私钥,公钥可以任意分发而私钥保密,解决了密钥交换问题但速度慢。
HTTPS 是如何建立连接的?
SSL/TLS 协议基本流程:
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客户端向服务器索要并验证服务器的公钥。
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双方协商生产「会话秘钥」。
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双方采用「会话秘钥」进行加密通信。
前两步也就是 SSL/TLS 的建立过程,也就是握手阶段。
SSL/TLS 的「握手阶段」涉及四次通信,可见下图:
SSL/TLS 协议建立的详细流程:
1. ClientHello
首先,由客户端向服务器发起加密通信请求,也就是 ClientHello
请求。
在这一步,客户端主要向服务器发送以下信息:
(1)客户端支持的 SSL/TLS 协议版本,如 TLS 1.2 版本。
(2)客户端生产的随机数(Client Random
),后面用于生产「会话秘钥」。
(3)客户端支持的密码套件列表,如 RSA 加密算法。
2. SeverHello
服务器收到客户端请求后,向客户端发出响应,也就是 SeverHello
。服务器回应的内容有如下内容:
(1)确认 SSL/ TLS 协议版本,如果浏览器不支持,则关闭加密通信。
(2)服务器生产的随机数(Server Random
),后面用于生产「会话秘钥」。
(3)确认的密码套件列表,如 RSA 加密算法。
(4)服务器的数字证书。
3.客户端回应
客户端收到服务器的回应之后,首先通过浏览器或者操作系统中的 CA 公钥,确认服务器的数字证书的真实性。
如果证书没有问题,客户端会从数字证书中取出服务器的公钥,然后使用它加密报文,向服务器发送如下信息:
(1)一个随机数(pre-master key
)。该随机数会被服务器公钥加密。
(2)加密通信算法改变通知,表示随后的信息都将用「会话秘钥」加密通信。
(3)客户端握手结束通知,表示客户端的握手阶段已经结束。这一项同时把之前所有内容的发生的数据做个摘要,用来供服务端校验。
上面第一项的随机数是整个握手阶段的第三个随机数,这样服务器和客户端就同时有三个随机数,接着就用双方协商的加密算法,各自生成本次通信的「会话秘钥」。
4. 服务器的最后回应
服务器收到客户端的第三个随机数(pre-master key
)之后,通过协商的加密算法,计算出本次通信的「会话秘钥」。然后,向客户端发生最后的信息:
(1)加密通信算法改变通知,表示随后的信息都将用「会话秘钥」加密通信。
(2)服务器握手结束通知,表示服务器的握手阶段已经结束。这一项同时把之前所有内容的发生的数据做个摘要,用来供客户端校验。
至此,整个 SSL/TLS 的握手阶段全部结束。接下来,客户端与服务器进入加密通信,就完全是使用普通的 HTTP 协议,只不过用「会话秘钥」加密内容。
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