SSL及其加密通信过程

什么是SSL

SSL英文全称Secure Socket Layer，安全套接层，是一种为网络通信提供安全以及数据完整性的安全协议，它在传输层对网络进行加密。它主要是分为两层：

SSL记录协议：为高层协议提供安全封装、压缩、加密等基本功能
SSL握手协议：用于在数据传输开始前进行通信双方的身份验证、加密算法的协商、交换密钥

OpenSSL是SSL的开源实现，它是作为密码学的安全开发包，提供相当强大全面的功能，囊括了主要的密码算法、常用的密钥和证书封装管理功能以及SSL协议，并提供了丰富的应用程序供测试或其它目的使用。它一共提供了8中对称加密算法和4中非对称加密算法。

HTTPS和SSL

HTTP（Hyper TEXT Transfer Protocol超文本传输协议）是目前互联网上应用最为广泛的一种网络协议，用于在Web浏览器和网站服务器之间传递信息，但是HTTP协议以明文的方式发送内容，不提供任何数据加密，攻击者能够很轻易通过抓包的方式截取传输内容并读懂其中的信息，所以HTTP不适合传输一些比较私密的信息，为了解决HTTP这一缺陷，HTTPS（Hyper TEXT Transfer Protocol over Secure Socket Layer）协议出现。HTTPS是在HTTP的基础上加入SSL协议。传输以密文传输，保证数据传输的安全以及确认网站的真实性（数字证书）。

HTTPS=HTTP+SSL

SSL加密方式

对称加密与非对称加密

在开始之前首先得对理解对称加密与非对称加密这两种加密方式。其中加密过程是: 信息+密钥+算法=密文

对称加密

对称加密实质加密和解密都使用同一个密钥，对称加密只有一个密钥，作为私钥。这就好比现实生活中的钥匙和锁，我将想要传达的信息通过对称加密算法用私钥进行加密，形成密文，然后将这密文传送给同样拥有这把锁的“钥匙”的人，对方就用同样的算法和私钥将密文解密出来。
常用的对称加密算法有DES和AES等
但是在现实中，这种传输方式并不是特别方便，密钥怎么给对方是一个很关键的问题，而且密钥交给了其他人自己也不是很放心。于是非对称加密出现

非对称加密

非对称加密是指加密和解密用的是不同密钥，并且是成对存在的。一把称为公钥，能够放心的交给别人，一把是私钥，只能自己保存。其中用公钥加密的信息只能用私钥解密，用私钥加密的信息只能用公钥解密。

需要注意的是这里的私钥和密钥都是对应的，就是说我的私钥可以解密用我的公钥加密的信息，但是他人的私钥不能解密用我的公钥加密的信息。
常用的非对称加密算法有：RSA，DH，DSA三种

具体的加密过程
我通过一段具体的通信过程来模拟这一加密过程。假设主人公是客户端A和服务端B

A：B，你好，我想向你发一段消息，请你把你的公钥给我

B：好的，我的公钥是：xxxxxxx。

A：好的，我收到了你的公钥，我给你发送的消息经过你的公钥加密后是：yyyyyyy。

B：收到，我现在用我的密钥来解密看看。

这就是非对称加密的具体过程，这种方式看上去很安全，但是仔细想想信息真的可靠吗？
想一想客户端A的公钥是假的怎么办？如果有一个黑客C也给客户端A发送了一个自己的公钥，而客户端A不知道公钥的正确性，用了C的公钥加密发送，这样一来，信息被C截取的化，信息不久泄露了吗。
所以我们得想个办法证明我用的公钥确实是服务端B的公钥。
于是数字证书出现！
我先抛一段官方的数字证书的概念

数字证书就是互联网通讯中标志通讯各方身份信息的一串数字，提供了一种在Internet上验证通信实体身份的方式，数字证书不是数字身份证，而是身份认证机构盖在数字身份证上的一个章或印（或者说加在数字身份证上的一个签名）。

简单来说数字证书就是一段信息，他内部的信息包括：

签发证书的机构
加密算法
Hash算法
公钥
证书到期时间等

贴一段实际的数字证书
我通过查看CSDN的数字证书来帮助理解这一概念，chrome的网页栏一般有“安全”的字样，说明该网站的有数字证书的，数据传输的安全性是可以保证的。

再来看看数字证书的内容

它里面包含了一系列安全相关信息，在下面我会讲这些信息的用途。

另外提一点，数字证书是由权威机构——CA机构发行，我们是绝对信任这个机构的。

为了防止证书颁发的过程中被人修改，又出现了一个数字签名的概念，所谓数字签名就是把证书内容做了一个hash操作生成固定长度的数据发送给服务端B，服务端就能通过自己hash一遍对比发过来的hash来判断内容是否被修改。然而这还是可能被人截取修改内容重新生成hash再发给服务端B，这怎么办呢？出于这个考虑，CA机构在颁发时又会用一个私钥将这个hash加密，这样就防止了证书被修改了。
我将该过程图示

这里再说一下数字签名，通俗来说就是将要传输的信息通过hash加密后将这个hash用私钥加密，最后得到的东西称之为数字签名。用来验证传输的信息是否被更改，注意的是这个私钥是CA官方私钥。
所以最终传送的内容有: 正文+数字签名+数字证书

我们梳理一下

第一步：客户端A开启一个新的浏览器访问客户端时，会先让A安装一个数字证书，这个证书主要包含的是CA机构的公钥。
第二步：服务端B发来CA机构给自己的证书，通过CA公钥解密被CA私钥加密的hash1，然后再用B的证书里面的hash算法将信息生成一个hash2，通过比较两个hash，若相等，确认这个数字证书是服务端B的。

由于非对称加密算法复杂度和计算量大，对称加密效率高，SSL就将这两种加密算法混合着用，这样安全和效率就都能保证了。其中具体的过程如下：

第一步客户端A给出支持的SSL版本+一个随机数+自己支持的加密方式
第二步服务端B接收到这些信息后确认加密方式+自己的安全证书+一个随机数发给A
第三步客户端A确认数字证书有效性（验证方法上面已经说明），然后生成一个随机数，并将这个随机数用B的数字证书公钥加密后发送给A。
第四步服务端B使用自己的私钥解密这个随机数
第五步 A和B通过第二步确定的加密方法将前三个随机数生成一个对话密钥用来接下来的通信（个人感觉不需要三个随机数，只用最后一个就够了，这样做可能是为了更安全）

于是A和B救恩那个用对称加密的方式快速有效安全的通信了。
这就是SSL协议的握手过程，图示如下。

总结

本文由https引出SSL，并探讨对称和非对称加密以及数字签名和数字证书的原理，最后介绍SSL具体加密通信过程。若有错误或者改进之处欢迎指正，不胜感激。
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作者：Jxhacker
来源：CSDN
原文：https://blog.csdn.net/qq_40149612/article/details/82795656
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