HTTPS的加密原理

HTTPS（HyperText Transfer Protocol Secure）是一个安全的 HTTP 协议，结合了 SSL/TLS 协议来提供数据加密、身份验证和数据完整性保护。其核心加密原理可以分为以下几个步骤：

1. 对称加密和非对称加密

HTTPS 使用了对称加密和非对称加密的组合，具体原理如下：
非对称加密（公钥加密）
● 非对称加密（Public Key Encryption）采用公钥和私钥对的形式。客户端和服务器在连接时，会通过公钥加密的方式交换一些信息，以确保在后续的通信中使用对称加密的密钥（称为“会话密钥”）来加密和解密数据。
● 公钥加密：服务器将公钥公开，客户端使用服务器的公钥加密信息，只有持有对应私钥的服务器才能解密。
● 私钥解密：只有服务器拥有私钥，才能解密客户端加密的数据。
对称加密（对称密钥加密）
● 一旦客户端和服务器通过非对称加密交换了会话密钥，就会使用 对称加密（如 AES）来加密会话中的数据传输。对称加密的优势是加密和解密速度较快，适用于大量数据的加密。
2. HTTPS 建立连接的过程（握手过程）
HTTPS 的连接过程通常通过 SSL/TLS 协议来完成，最常见的 SSL/TLS 协议版本为 TLS 1.2 和 TLS 1.3。建立 HTTPS 连接的过程包括以下几个步骤：

1. 客户端发起请求（Client Hello）
   ● 客户端向服务器发送“客户端 Hello”消息，消息中包含客户端支持的 SSL/TLS 版本、加密套件（加密算法）、随机数等信息。
2. 服务器响应（Server Hello）
   ● 服务器收到客户端的请求后，选择一个加密套件并返回“服务器 Hello”消息，消息中包含服务器选择的加密算法、服务器的数字证书、服务器生成的随机数等信息。
3. 服务器证书验证
   ● 服务器将包含公钥的数字证书（通常由受信任的证书颁发机构 CA 签发）发送给客户端。客户端使用 CA 的公钥来验证服务器证书的合法性，确认服务器的身份。
   ● 如果证书无效，客户端将发出警告并终止连接。
4. 客户端生成会话密钥
   ● 客户端根据接收到的服务器公钥（从服务器的数字证书中获得）加密一个生成的 预主密钥（Pre-Master Secret） 并将其发送给服务器。
   ● 只有服务器才能使用私钥解密预主密钥。
5. 双方生成对称加密密钥
   ● 客户端和服务器通过预主密钥以及双方的随机数生成相同的 会话密钥（Session Key）。该会话密钥用于加密后续的通信数据。
   ● 这一过程称为密钥交换。
6. 完成握手，开始加密通信
   ● 双方完成握手后，客户端和服务器都确认加密算法和会话密钥无误，接下来通过对称加密算法（如 AES）使用该会话密钥加密和解密后续的数据传输。
7. 数据传输加密
   ● 一旦握手过程完成，客户端和服务器就可以使用对称加密进行数据传输。数据的发送和接收都通过加密通道进行，确保通信内容的保密性和完整性。
   ● 数据传输过程中还会使用 消息认证码（MAC） 来确保数据的完整性，防止数据在传输过程中被篡改。
8. 会话结束（关闭连接）
   ● 一旦通信完成，双方会通过 TLS 关闭通知来安全地终止会话，确保没有数据丢失或篡改。
9. 证书的作用
   ● 在 SSL/TLS 握手过程中，数字证书主要用于证明服务器的身份，防止中间人攻击（Man-in-the-Middle, MITM）。证书由受信任的证书颁发机构（CA）签发，包含了服务器的公钥和其他身份信息，客户端通过验证证书的有效性来确认通信对方的真实性。
   总结
   ● 非对称加密（公钥和私钥）主要用于密钥交换和身份验证。
   ● 对称加密（会话密钥）用于实际的数据加密传输，因为它加密和解密的速度远快于非对称加密。
   ● 证书提供服务器身份验证，防止中间人攻击。
   通过这种机制，HTTPS 确保了通信内容的机密性、完整性和认证性。