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HTTPS在信息传输时使用的混合加密机制,以及共享、公开密钥加密的介绍。

HTTPS在信息传输时使用的混合加密机制,其中包括了共享密钥加密和公开密钥加密,我们先来介绍一下这两种加密方式。

共享密钥加密(对称密钥)

对称加密是指加密和解密使用的是同一个密钥。就像家里的门锁,钥匙只有一把,开门和锁门都靠它。

工作原理是使用密钥将传输信息加密后,传输时必须将密钥也发给对方,对方用获取到的密钥将获取到的信息进行解密从而得到信息。

如果通信被监听,那么密钥就可会落入攻击者之手,也就失去了加密的意义。

使用共享密钥进行加密和解密,速度快、效率高,但密钥分发存在安全问题。

公开密钥加密(非对称密钥)

公开密钥加密是使用一对密钥:公钥和私钥,一个加密,一个解密。

公钥和私钥的区别(用于非对称加密):

项目公钥(Public Key)私钥(Private Key)
用途加密数据、验证签名解密数据、创建签名
公开程度可以公开给任何人必须保密,仅自己保留
功能示例别人用它加密发给你的数据你用它解密别人发来的数据
加密/解密方向公钥加密 → 私钥解密私钥加密(签名) → 公钥验证

举个例子理解:

假设你是小明,有一对密钥:

  • 公钥:你告诉所有人(比如朋友、公司)

  • 私钥:你自己保管,不能泄露

  • 加密通信: 朋友用你的公钥加密信息 → 只有你用私钥能解密

  • 数字签名: 你用私钥签名文件 → 别人用你的公钥验证这个签名是否是你签的

发送密文的一方使用对方的公开密钥进行加密处理,对方收到被加密的信息后,再使用自己的私有密钥进行解密。利用这种方式,不需要发送用来解密的私有密钥,也不必担心密钥被攻击者窃听而盗走。

公钥加密的数据只能用私钥解密,私钥加密(签名)的数据只能用公钥解密。

公开密钥加密解决了密钥分发问题,但计算开销大,速度较慢。

HTTPS采用的混合加密方式

由于两种加密方式都有各自的缺点(共享密钥安全性低,公开密钥效率低),所以HTTPS采用共享密钥加密和公开密钥加密两者并用的混合加密机制。

在交换密钥环节使用安全的公开密钥加密方式,之后的建立通信交换报文阶段则使用高效的共享密钥加密方式。

HTTPS 的混合加密机制(简化流程):

  1. 客户端发起请求

    • 浏览器访问一个 HTTPS 网站,向服务器发送“你好”请求(Client Hello)。

  2. 服务器返回证书(包含公钥)

    • 服务器发送包含它的公钥的数字证书(通常是由权威 CA 签发)。

  3. 客户端验证证书

    • 浏览器会验证这个证书是否可信(比如是不是被 CA 签名过的,是否过期)。

  4. 生成对称密钥(共享密钥)

    • 客户端随机生成一个对称密钥。

    • 然后用服务器的公钥加密这个密钥,并发送给服务器。(保证了在传输时哪怕报文被截获,报文中的密钥信息也无法被解密)

  5. 服务器用私钥解密

    • 服务器收到加密的密钥后,用自己的私钥解密,得到了客户端生成的对称密钥。

  6. 之后的数据传输:使用对称加密

    • 双方现在都有这个共享密钥,用它对数据进行加密和解密,通信效率高,内容也安全。

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