Linux网络：HTTPS协议

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一，HTTPS原理

你可以把HTTP通信 想象成两个人在大街上大声聊天：路人都能听到（信息可能被窃听），任何人都可以插嘴冒充（信息可能被篡改或伪造）

而 HTTPS 通信 就像两个人在一个 密室里，用密码本对话：建立密室（TLS握手），客户端（你）和服务器（网站）先商量好用哪种加密方式，服务器出示 身份证（数字证书），证明“我真的是 www.xxx.com，不是冒牌货”。

客户端检查身份证（证书是否可信、是否过期、域名是否匹配）。确认身份后，客户端生成一个“对话密钥”，交给服务器（用公钥加密），用同一把钥匙对话（对称加密），之后你们都用这把钥匙加密和解密消息，路人就算偷听，也只能听到乱码。

总结：HTTPS 用 证书 + 加密，保证了：谁在跟你对话（身份认证），说的内容别人看不懂（加密），对话不会被篡改（完整性）

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二，加密方式

2-1对称加密

一把钥匙开锁：加密和解密都用同一把钥匙，发送方用钥匙锁箱子，接收方用同一把钥匙开箱子。

• 例子：

你和朋友约定一个密码本（密钥）：写“我今晚吃饭吃泡面” → 用密码本加密 → 朋友用同一本密码本解密，微信或者支付宝通信：用户的账号密码、支付金额都用同一个“临时密码本”加密发送到服务器

发送方用密钥
𝐾对明文 𝑃 进行加密 → 得到密文C

接收方用同一个密钥
𝐾对密文解密 → 得到原文 𝑃

• 优缺点

加密/解密速度快，适合大数据

密钥必须安全传输，否则别人也能解密 比喻：想象你和朋友用同一把锁锁信箱，然后互相传递。只要钥匙安全，你们通信就是私密的。

大致上面那个图一样HTTPS（TLS）握手完成后，会话密钥保存在浏览器内存的 TLS 栈中，用于加密和解密 HTTP 请求与响应，浏览器不会把密钥写到磁盘或日志里，只存在运行时内存中

直接抓包解析密钥是不可能的网络上的抓包工具，只能看到密文，没有会话密钥，抓到的数据无法解密，必须获取内存中会话密钥，你需要用 调试工具或内存分析工具 直接读取浏览器进程内存，难度高，而且现代浏览器和操作系统有安全机制防止随便访问进程内存

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2-2 非对称加密

核心思想：使用 一对密钥

公钥（Public Key）：可以公开，用于加密或验证签名

私钥（Private Key）：必须保密，用于解密或生成签名

公钥加密 → 私钥解密

私钥签名 → 公钥验证

公钥像银行提供的保险箱，任何人都可以把钱放进去，私钥像银行的钥匙，只有银行能打开保险箱拿到里面的内容

发送方用接收方 公钥 加密消息，接收方用 私钥 解密消息

安全性：即使有人截获密文，也无法解密，因为没有私钥

通过这种方式每个人都有自己的通信规则，但是只有自己能解开别人发过来的信息

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2-3 混合加密

什么是混合加密？

混合加密 = 非对称加密 + 对称加密结合

非对称加密：保证密钥安全传输

对称加密：高效加密大量数据

你和银行想互传大量信件，银行给你一个保险箱（非对称加密），你把一个临时密码本（对称密钥）放进去，银行拿钥匙打开，接下来，你们用这个临时密码本写信，速度快又安全

HTTPS 中的混合加密流程

为什么要混合加密:当我们要使用对称加密时，会因为要发送一个密钥给客户端，但是这个密钥有被黑客截取的风险，所以我们先通过非对称加密将密钥加密安全传输给客户端，客户端再使用密钥和服务端进行堆成加密，实现了既有非对称加密的安全性，又有对称加密数据传输的高效性

非对称加密慢 → 不适合加密大量数据

对称加密快，但密钥传输有风险 → 需要非对称加密安全传输

• 结合优点：

非对称加密 = 安全传输密钥

对称加密 = 高速数据加密

• 形象比喻：

非对称加密 = 保险箱锁住临时密码本

对称加密 = 用密码本写信

两者结合 = 既安全又高效

总结：混合加密就是 TLS 使用的策略

• 核心公式：

握手阶段：非对称加密（传会话密钥）

通信阶段：对称加密（加密实际数据）

它保证了 安全性 + 高性能

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2-4 中间人攻击

MITM 攻击的理论步骤：

• 拦截通信：攻击者位于客户端和服务器之间，拦截客户端发起的 HTTPS 请求

• 伪装服务器：攻击者生成自己的公钥/私钥对，向客户端发送伪造公钥（代替服务器的公钥）
  
• 客户端加密会话密钥：客户端用攻击者公钥加密生成的会话密钥，发送给“服务器”，实际上攻击者能解密

• 攻击者解密得到会话密钥：攻击者用自己的私钥解密会话密钥，攻击者现在掌握对称密钥 → 可以解密/篡改所有数据

• 转发给真正的服务器：攻击者用服务器公钥加密同一会话密钥（或协商新的），双向通信继续，但攻击者在中间完全透明

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三，证书

3-1 HTTPS 证书是什么

HTTPS 证书 是一个数字文件，作用像网站的“身份证”，用来证明网站（比如 example.com）是真实的，防止有人冒充。它让浏览器和网站之间的通信安全（加密），没人能偷看或篡改数据。

通俗比喻：证书就像你去银行办业务，银行出示一张“营业执照”，证明它是正规银行。执照上有“公安局”盖的章，告诉你它没被伪造。

HTTPS 里的作用：告诉浏览器：这个网站是我要访问的真网站，提供“公钥”给浏览器，用来加密数据（后面会讲），确保通信安全，比如你在网站输入密码，不会泄露。

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3-2 数据签名

数据签名是证书里的“防伪章”，确保证书内容（比如网站名字、公钥）没被任何人偷偷改过，网站把自己的信息（像名字 example.com 和一把公钥）交给一个可信机构，这个机构把信息“压缩”成一个独特的“指纹”（用一种叫哈希的数学方法，比如 SHA-256），机构用自己的“秘密钥匙”（私钥）给指纹加密，生成一个“签名”，贴在证书上浏览器收到证书后，用机构的“公开钥匙”（公钥）解开签名，检查指纹。如果指纹对得上，说明证书没被改过。

通俗比喻：像你在淘宝买东西，卖家寄来一个包裹，上面有顺丰的防伪封条（签名）。你用顺丰的“验证器”（公钥）检查封条，确认包裹没被打开过。如果有人改了包裹内容，封条就对不上。

为什么重要?防止坏人伪造证书，假装是 example.com，偷你的密码。
例子：你访问 https://example.com，浏览器检查证书的签名，确保是真网站。

在 HTTPS 里签名保护证书的真实性，让浏览器相信网站的公钥可以用来加密数据

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3-3 CA 认证

CA（证书颁发机构）是一个可信的“认证机构”，像“公安局”一样，负责给网站发证书并盖章（签名）。它确保网站是真实的，不是假冒的。

怎么做的？

• 网站（比如 example.com）向 CA 申请证书，提交自己的名字和公钥。
• CA 检查网站是不是真的（比如确认 example.com 属于申请者）。
• CA 用自己的私钥给证书签名，生成一个可信的证书（像 server.crt）。
• 浏览器用 CA 的公钥（预装在浏览器或电脑里）验证证书的签名，确认网站身份。

通俗比喻：

CA 像“公安局”，给正规网站发“身份证”（证书）。你用公安局的公章（CA 公钥）检查身份证，确认网站不是假的，如果一个假网站给你个伪造的身份证，章不对，浏览器就会警告（“证书不受信任”）

• 为什么重要？

确保你访问的是真网站，比如 example.com而不是黑客的假网站。
例子：你访问 https://bank.com，CA 认证保证这是真的银行网站。

• 在 HTTPS 里：CA 认证让浏览器信任证书，进而信任网站的公钥，用来安全交换加密密钥。

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3-4 简单总结

数据签名：证书的“防伪章”，用哈希（SHA-256）+ 私钥加密，确保证书没被改，像包裹上的封条，浏览器用 CA 公钥检查。

CA 认证：可信机构签发证书，证明网站身份真实，像公安局发的身份证，浏览器用 CA 公钥验证。

HTTPS 里的作用：签名确保证书可信，CA 认证确认网站身份，共同建立安全通信。

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