计算机网络——HTTPS协议详解

一、前言

前两篇文章（HTTP协议详解）中详细讲解了HTTP协议后，我们发现HTTP协议并不是安全的。HTTP协议相对来说不安全的原因主要包括以下几点：

1. 数据传输的明文：HTTP协议传输的数据是明文的，即未经过加密处理。这使得任何人都可以截获传输的数据并进行监听、分析或篡改，导致数据的安全性受到威胁。
2. 缺乏数据完整性校验：HTTP协议没有对传输的数据进行完整性校验的机制，意味着在传输过程中数据可能会被篡改，而无法被检测到。这样的情况下，用户可能会收到篡改后的信息，从而给恶意攻击者提供了可乘之机。
3. 缺乏身份验证机制：HTTP协议本身没有提供对服务器或客户端身份进行验证的机制。这意味着服务器无法确保与其通信的客户端的真实身份，而客户端也无法确认服务器的真实性。恶意攻击者可以利用这一点进行中间人攻击，窃取用户的敏感信息或伪装成受信任的服务器。

因此，为了解决HTTP的安全性问题，就对HTTP进行了完善，于是就形成了HTTPS协议。

二、HTTPS协议介绍

HTTPS协议是对HTTP协议的一种扩展，它在HTTP的基础上加入了SSL/TLS协议进行数据加密和认证。这使得通过HTTPS传输的数据更加安全可靠。

通过使用HTTPS协议，数据在传输过程中得到了保护，有效防止了恶意攻击者窃听、篡改或伪造数据。这使得HTTPS成为保护网站安全和用户隐私的重要工具。

三、加密

3.1 什么是加密

加密是一种将信息转化为无法直接理解或解读的形式的过程。它通过使用密码算法将明文（原始信息）转换为密文（加密后的信息），从而保护数据的安全性和隐私。

在加密过程中，密钥是关键要素。密钥是一个用于加密和解密数据的特殊代码或字符串。通过正确使用密钥，可以将明文转换为密文，而只有拥有正确密钥的人才能将密文还原为明文。

3.2 为什么要加密

加密在保护个人隐私、确保数据传输的机密性和完整性方面发挥着重要作用。它被广泛应用于在线支付、数字签名、虚拟私人网络（VPN）、安全电子邮件等领域，以确保敏感信息在传输和存储过程中不被未经授权的人获得或篡改。

3.3 常见的加密方式

加密可以分为对称加密和非对称加密两种类型。对称加密使用相同的密钥进行加密和解密，简单高效，但密钥的分发和管理比较困难。非对称加密则使用一对密钥：公钥和私钥。公钥用于加密数据，私钥用于解密数据。非对称加密更安全，但计算资源消耗较大。

3.3.1 对称加密

• 采用单钥密码系统的加密方法，同一个密钥可以同时用作信息的加密和解密，这种加密方法称为对称加密，也称为单密钥加密，特征：加密和解密所用的密钥是相同的。

• 常见对称加密算法(了解)：DES、3DES、AES、TDEA、Blowfish、RC2等。

• 特点：算法公开、计算量小、加密速度快、加密效率高。

对称加密其实就是通过同⼀个"密钥"，把明文加密成密文，并且也能把密文解密成明文。

举个例子理解一下对称加密。

一个简单的对称加密，按位异或。假设明文a= 1234，密钥key = 8888。则加密a^ key得到的密文b为9834。然后针对密文9834再次进行运算b ^key，得到的就是原来的明文1234(对于字符串的对称加密也是同理,每一个字符都可以表示成一个数字)。当然，按位异或只是最简单的对称加密。HTTPS中并不是使用按位异或，实际上也比这个要复杂很多。

3.3.2 非对称加密

• 需要两个密钥来进行加密和解密，这两个密钥是公开密钥(public key，简称公钥）和私有密钥(private key，简称私钥)。
• 常见非对称加密算法(了解):RSA，DSA，ECDSA。
• 特点：算法强度复杂、安全性依赖于算法与密钥但是由于其算法复杂，而使得加密解密速度没有对称加密解密的速度快。

非对称加密要用到两个密钥,一个叫做"公钥",一个叫做"私钥"。公钥和私钥是配对的。最大的缺点就是运算速度非常慢，比对称加密要慢很多。

• 通过公钥对明文加密，变成密文。
• 通过私钥对密文解密，变成明文也可以反着用。
• 通过私钥对明文加密，变成密文。
• 通过公钥对密文解密，变成明文。

以下是一个简单的例子来说明非对称加密的工作原理：

• 假设Bob想要向Alice发送一条秘密消息。首先，Alice会生成一对密钥：一个是公钥，另一个是私钥。然后，Alice将公钥发送给Bob，而私钥则保密。
• 当Bo