為了一個(gè)?HTTPS，瀏覽器操碎了心···

時(shí)間：2021-09-27 13:41:10

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[導(dǎo)讀]我是一個(gè)瀏覽器，每到夜深人靜的時(shí)候，主人就打開我開始學(xué)習(xí)。為了不讓別人看到瀏覽記錄，主人選擇了“無痕模式”。但網(wǎng)絡(luò)中總是有很多壞人，他們通過抓包截獲我和服務(wù)器的通信，主人干了什么，請(qǐng)求了什么數(shù)據(jù)全被他們知道了！光竊聽也就罷了，他們還經(jīng)常篡改內(nèi)容，在網(wǎng)頁里面插入誘人的小廣告，真是太壞了！為了保護(hù)主人的隱私還他一個(gè)干凈的上網(wǎng)環(huán)境，我決定對(duì)通信加密！第一版：直接簡(jiǎn)單加密加密嘛，很簡(jiǎn)單，把原來要發(fā)送的數(shù)據(jù)加密處理后再發(fā)給服務(wù)器就行了。為了安全，密鑰當(dāng)然不能固定，每一次通信都要隨機(jī)生成。不過接下來我犯難了，我該怎么把這個(gè)秘鑰告訴服務(wù)器呢，服務(wù)器沒有秘鑰就解不了密，也就不知道我在請(qǐng)求什么資源了。也不能直接...

我是一個(gè)瀏覽器，每到夜深人靜的時(shí)候，主人就打開我開始學(xué)習(xí)。為了不讓別人看到瀏覽記錄，主人選擇了“無痕模式”。

但網(wǎng)絡(luò)中總是有很多壞人，他們通過抓包截獲我和服務(wù)器的通信，主人干了什么，請(qǐng)求了什么數(shù)據(jù)全被他們知道了！

光竊聽也就罷了，他們還經(jīng)常篡改內(nèi)容，在網(wǎng)頁里面插入誘人的小廣告，真是太壞了！

為了保護(hù)主人的隱私還他一個(gè)干凈的上網(wǎng)環(huán)境，我決定對(duì)通信加密！

第一版：直接簡(jiǎn)單加密

加密嘛，很簡(jiǎn)單，把原來要發(fā)送的數(shù)據(jù)加密處理后再發(fā)給服務(wù)器就行了。

為了安全，密鑰當(dāng)然不能固定，每一次通信都要隨機(jī)生成。

不過接下來我犯難了，我該怎么把這個(gè)秘鑰告訴服務(wù)器呢，服務(wù)器沒有秘鑰就解不了密，也就不知道我在請(qǐng)求什么資源了。

也不能直接弄個(gè)字段告訴服務(wù)器密鑰，那樣別人也能拿到，就跟沒加密一樣了。

我左思右想，靈機(jī)一動(dòng)，決定把密鑰放在數(shù)據(jù)的開頭幾個(gè)字節(jié)藏起來，只要私下跟服務(wù)器約定好，他用這前幾個(gè)字節(jié)作為密鑰解密，就能解開我發(fā)送的數(shù)據(jù)了。

你還別說，這辦法還真好使，我跟服務(wù)器開始秘密通信起來。

后來，找我使用這種辦法通信的服務(wù)器變得越來越多。

再后來這事就在圈子里傳開了，大家都知道數(shù)據(jù)的前幾個(gè)字節(jié)是密鑰了，誰都能解密了。

看來這個(gè)辦法不行，我得重新思考加密方法了。

第二版：非對(duì)稱加密

服務(wù)器告訴我，我們之前用的那種加密算法叫對(duì)稱加密算法，也就是加密和解密使用的同一個(gè)秘鑰。

還有一種叫非對(duì)稱加密算法，這種算法有兩個(gè)秘鑰，一個(gè)公開的叫公鑰，一個(gè)私藏的叫私鑰。

最關(guān)鍵的是，公鑰加密后只能用私鑰解開，反過來也一樣。

只要在正式的數(shù)據(jù)傳輸前，服務(wù)器把他的公鑰告訴我，我后面用它加密數(shù)據(jù)就行了，就算被別人抓包，他也解不開，因?yàn)橹挥袚碛兴借€的服務(wù)器才能解開。

不得不說，這非對(duì)稱加密真是個(gè)好東西??！

不過這樣一來只能單程加密，服務(wù)器能解密我發(fā)的，但他發(fā)給我的，我卻解不了，也不能讓他用私鑰加密，我用公鑰解密，因?yàn)楣 €是公開的，誰收到都能解，不安全。

沒辦法，我也弄了一對(duì)兒秘鑰，通信之前我們雙方都交換一下彼此的公鑰，這樣就可以雙向加解密了！

雖然是有點(diǎn)麻煩，但為了數(shù)據(jù)安全，忍了吧！

第三版：非對(duì)稱與對(duì)稱加密結(jié)合

但我忍了沒幾天就忍不住了。

這個(gè)非對(duì)稱加密算法好是好，就是加解密太費(fèi)時(shí)間了，導(dǎo)致我渲染一個(gè)網(wǎng)頁要花很久時(shí)間，卡的不行。

我打算去跟服務(wù)器商量一下辦法，沒想到服務(wù)器比我更頭疼，他要服務(wù)很多瀏覽器，每一個(gè)都這么加解密，把他累的夠嗆。

于是我們決定，還是用原來的對(duì)稱加密算法，這樣快得多。但是一開始的時(shí)候可以用非對(duì)稱加密算法來傳輸后面要用的秘鑰，把兩種算法的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來。

這一來，我只需要把后面要用到的秘鑰，通過服務(wù)器公鑰加密后發(fā)給他就行了，我省去了不少事兒。

第四版：秘鑰計(jì)算

有一天，服務(wù)器告訴我，我們現(xiàn)在的秘鑰就是一個(gè)隨機(jī)數(shù)，而隨機(jī)數(shù)并不是真正隨機(jī)的，可能被預(yù)測(cè)出來，所以我們得提升這個(gè)秘鑰的安全性。

一個(gè)隨機(jī)數(shù)不夠，那就多弄幾個(gè)！

一端容易被猜出來，那就兩端一起生成！

我們決定各自生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)發(fā)給對(duì)方，我再額外加密傳輸一個(gè)隨機(jī)數(shù)給服務(wù)器，這一來，咱們雙方都有3個(gè)隨機(jī)數(shù)了，然后雙方都用這三個(gè)隨機(jī)數(shù)計(jì)算出真正的秘鑰，這可比一個(gè)單純的隨機(jī)數(shù)要安全得多了。

不過為了驗(yàn)證雙方計(jì)算出來的秘鑰是一樣的，我們?cè)谡綌?shù)據(jù)傳輸前，需要先來測(cè)試一下，現(xiàn)在的流程變成了這個(gè)樣子：

我們的這一方案很快得到了大家的認(rèn)可，圈子里的瀏覽器和服務(wù)器們紛紛用上了這套方案。

第五版：數(shù)字證書

原以為這個(gè)方案已經(jīng)萬無一失了，沒想到我和服務(wù)器的通信還是泄露了···

原來有個(gè)家伙冒充服務(wù)器跟我通信，然后又冒充我跟服務(wù)器通信，把我的請(qǐng)求進(jìn)行了轉(zhuǎn)發(fā)，我們倆都被蒙在鼓里，這就是中間人攻擊。

看來還缺乏一個(gè)認(rèn)證機(jī)制！我得知道和我通信的是不是真的服務(wù)器。

經(jīng)過大家的商量，圈子里的服務(wù)器們推選了一個(gè)德高望重的前輩做公證人，讓這公證人準(zhǔn)備一對(duì)非對(duì)稱加密的密鑰，并在圈子里公開了公鑰，所有人都得把他的公鑰記下來。

服務(wù)器得去公證人這里先登記，把自己的公鑰、名字等等信息報(bào)上去，公證人拿到這些信息后，計(jì)算一個(gè)Hash值，然后再用公證人的私鑰把Hash值進(jìn)行加密，加密后的結(jié)果就是數(shù)字簽名。

證書的簽發(fā)

最后，公證人把登記的信息和這個(gè)數(shù)字簽名合在一起，封裝了一個(gè)新的文件發(fā)給服務(wù)器，登記就完成了，而這個(gè)新的文件就是數(shù)字證書。

服務(wù)器拿到證書后，可要好生保管，因?yàn)橥ㄐ诺臅r(shí)候，服務(wù)器須要將他們的證書發(fā)給我們?yōu)g覽器驗(yàn)證。

證書的驗(yàn)證

我們?yōu)g覽器拿到證書后，把證書里面的信息也計(jì)算一遍Hash，再用提前記錄好的公證人的公鑰把證書里的數(shù)字簽名進(jìn)行解密，得到公證人計(jì)算的Hash，兩個(gè)一對(duì)比，就知道這證書是不是公證人簽發(fā)的，以及有沒有被篡改過了！

只有驗(yàn)證成功才能繼續(xù)后面的流程，要不然就是冒充的！

這一下總算解決了中間人冒充的問題，除非中間人偷到了公證人的私鑰，否則他是沒辦法偽造出一個(gè)證書來的。

非對(duì)稱加密除了加密數(shù)據(jù)，還能用來驗(yàn)證身份，真是YYDS！

第六版：信任鏈

我們這加密方案一傳十，十傳百，很快就傳遍了整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)，想要使用這套方案的服務(wù)器越來越多，畢竟，誰都不希望自己的網(wǎng)站被人插入小廣告。

可原來的那個(gè)公證人有些忙不過來了，于是，大家開始推選更多的公證人，公證人開始多了起來，不僅多了起來，而且還形成了產(chǎn)業(yè)鏈。

原來的公證人變成了一代目，一代目可以給新的公證人簽發(fā)證書，新的公證人就變成了二代目，還有三代目，搞得跟傳銷似的。

原來只有一個(gè)公證人的時(shí)候，大家直接保存他的公鑰就行了?，F(xiàn)在公證人越來越多，我們沒辦法保存所有的公證人的公鑰了，就算能保存得下，但有新的公證人出現(xiàn)的時(shí)候我們也做不到實(shí)時(shí)更新。

于是，大家約定，讓所有的一代目公證人自己給自己簽發(fā)一個(gè)證書，叫做根證書，并安裝在我們的操作系統(tǒng)中。

以后在驗(yàn)證網(wǎng)站服務(wù)器的證書時(shí)，就得先去驗(yàn)證證書的簽發(fā)者，然后再繼續(xù)驗(yàn)證上一級(jí)簽發(fā)者，直到驗(yàn)證最終的簽發(fā)者是不是在根證書列表中。

只要最終的簽發(fā)者在系統(tǒng)的根證書列表中，那這條鏈上簽署的證書就都是受信任的，否則我們就會(huì)彈窗提醒用戶：

如今，這套方案已經(jīng)推廣到了全世界，現(xiàn)在遇到使用這套方案的網(wǎng)站服務(wù)器時(shí)，我們瀏覽器就會(huì)在地址欄加上一把小鎖，表示網(wǎng)站很安全，還把URL地址，從HTTP，改成了HTTPS···

PS：本文用故事形式講述了HTTPS是如何工作的，只是起一個(gè)引領(lǐng)入門的作用，略去了很多細(xì)節(jié)，實(shí)際情況遠(yuǎn)比這復(fù)雜，比如對(duì)稱加密秘鑰的計(jì)算方式、秘鑰的交換算法（RSA、DH、ECDH還有區(qū)別），雙方測(cè)試秘鑰正確性的方式都沒有體現(xiàn)出來，有機(jī)會(huì)再寫一篇正經(jīng)的技術(shù)文來詳細(xì)抓包剖析HTTPS詳細(xì)流程。
希望本文對(duì)大家理解HTTPS機(jī)制有一些幫助，再看其他專業(yè)介紹時(shí)不再吃力。

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