字節(jié)校招一面：聊聊Https 原理
前言
大家好，我是田螺。
有位朋友校招面試了字節(jié)的后端崗位，問(wèn)到這道面試題：https 原理。
這道題其實(shí)比較簡(jiǎn)單，我們?nèi)绾胃玫鼗卮鹉兀课襾?lái)跟大家聊聊。可以從這幾個(gè)維度逐層擴(kuò)展來(lái)講
- http為什么不安全？
- 對(duì)稱算法加密+HTTP
- 非對(duì)稱加密+HTTP
- 非對(duì)稱加密+對(duì)稱加密+HTTP
- 數(shù)字簽名，給你的公鑰蓋個(gè)章
- 完整的HTTPS運(yùn)行流程圖
1. http為什么不安全？
我們先來(lái)看看HTTP傳輸：
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- 客戶端，把一條消息，以明文的方式，發(fā)送到服務(wù)器。
- 服務(wù)的響應(yīng)報(bào)文，也是以明文的方式，發(fā)回給客戶端。
Http 明文傳輸，主要有這些缺點(diǎn)：竊聽風(fēng)險(xiǎn)、篡改風(fēng)險(xiǎn)、冒充風(fēng)險(xiǎn)
請(qǐng)君試想，如果HTTP請(qǐng)求被某個(gè)不懷好意的中間人竊聽截取，并且，消息包含銀行密碼等敏感信息的話，造成的后果不堪設(shè)想吧。
2. 對(duì)稱算法加密+HTTP
既然，明文傳輸不安全，那我們加密是不是就可以了。比如用對(duì)稱加密算法加密。
- 對(duì)稱加密算法：需要對(duì)加密和解密使用相同密鑰的加密算法。由于其速度快，對(duì)稱性加密通常在消息發(fā)送方需要加密大量數(shù)據(jù)時(shí)使用。對(duì)稱性加密也稱為密鑰加密。
- 常見(jiàn)的對(duì)稱加密算法有：DES、3DES、AES
看看用對(duì)稱算法加密后，HTTP流程又是怎樣的：
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- 客戶端把要發(fā)送的消息，用密鑰加密成密文。
- 客戶端把密文發(fā)送到服務(wù)器。
- 服務(wù)器收到密文消息，用同一把密鑰把密文解密成明文。
- 同理，服務(wù)端把消息報(bào)文返回給客戶端，處理過(guò)程類似。
這種方式還是有問(wèn)題:
一開始客戶端怎么把密鑰發(fā)過(guò)去呢？如果不懷好意的中間人截取到了密鑰，發(fā)送的消息還是會(huì)被盜取和利用呢。
3. 非對(duì)稱加密+HTTP
既然對(duì)稱算法加密+HTTP 還是不夠安全，那我們用非對(duì)稱加密+HTTP。
什么是非對(duì)稱加密算法？
- 非對(duì)稱加密算法需要兩個(gè)密鑰：公開密鑰和私有密鑰。公開密鑰與私有密鑰是一對(duì)，如果用公開密鑰對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，只有用對(duì)應(yīng)的私有密鑰才能解密；如果用私有密鑰對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，那么只有用對(duì)應(yīng)的公開密鑰才能解密。因?yàn)榧用芎徒饷苁褂玫氖莾蓚€(gè)不同的密鑰，所以這種算法叫作非對(duì)稱加密算法。
- 常用非對(duì)稱加密算法：RSA、ECC
使用非對(duì)稱加密算法之后，HTTP流程又是怎樣的，如下圖：
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- 客戶端向服務(wù)器發(fā)起HTTP請(qǐng)求
- 服務(wù)端將自己的公鑰返回到客戶端。
- 客戶端使用返回的公鑰，給要發(fā)送的消息加密。
- 客戶端將加密之后的消息密文發(fā)送給服務(wù)器。
- 服務(wù)器接收到客戶端發(fā)來(lái)的密文之后，會(huì)用自己的私鑰對(duì)其進(jìn)行非對(duì)稱解密，解密之后得到消息數(shù)據(jù)。
這種方式依然有問(wèn)題:
非對(duì)稱算法（如：RSA）有個(gè)弊端，它很慢。試想一下，如果你用瀏覽器請(qǐng)求，它很久才響應(yīng)，你能接受嗎？
4. 非對(duì)稱加密+對(duì)稱加密+HTTP
既然非對(duì)稱加密慢。對(duì)稱加密會(huì)快好多。我們可以使用非對(duì)稱加密+對(duì)稱加密雙劍合璧的流程圖如下：
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- 客戶端向服務(wù)器發(fā)起HTTP請(qǐng)求
- 服務(wù)端將自己的公鑰返回到客戶端。
- 客戶端產(chǎn)生對(duì)稱加密密鑰，并用服務(wù)端返回的公鑰對(duì)它加密
- 客戶端會(huì)發(fā)起第二個(gè)HTTP請(qǐng)求，將加密之后的客戶端密鑰發(fā)送給服務(wù)器。
- 服務(wù)器接收到客戶端發(fā)來(lái)的密文之后，會(huì)用自己的私鑰對(duì)其進(jìn)行非對(duì)稱解密，解密之后得到客戶端密鑰，然后用客戶端密鑰對(duì)返回?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)稱加密，這樣數(shù)據(jù)就變成了密文。
- 服務(wù)器將加密后的密文返回給客戶端。
- 客戶端收到服務(wù)器發(fā)返回的密文，用自己的密鑰（客戶端密鑰）對(duì)其進(jìn)行對(duì)稱解密，得到服務(wù)器返回的數(shù)據(jù)。
這種方式還是有問(wèn)題，沒(méi)完沒(méi)了了。。。
如果中間人又來(lái)搞事情呢？要是中間人截取公鑰，把公鑰進(jìn)行篡改呢? 打個(gè)比喻，把公鑰比喻你自己的手機(jī)號(hào)，它是公開的，誰(shuí)都可以給你打電話。假設(shè)你發(fā)消息給你朋友，告訴他你的手機(jī)號(hào)，然后消息被中間人截取修改了，改為110，然后你朋友不知情的情況下，撥通110，打電話給你。。。
5. 數(shù)字簽名，給你的公鑰蓋個(gè)章
為了避免公鑰被篡改，引入了數(shù)字證書，如圖所下：
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- 公鑰和個(gè)人信息，經(jīng)過(guò)Hash算法加密，形成消息摘要；將消息摘要拿到擁有公信力的認(rèn)證中心（CA），用它的私鑰對(duì)消息摘要加密，形成數(shù)字簽名.
- 公鑰和個(gè)人信息、數(shù)字簽名共同構(gòu)成數(shù)字證書。
證書驗(yàn)證
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- 拿到數(shù)字證書之后，用同樣的Hash算法， 先再次生成消息摘要；
- 然后用CA的公鑰對(duì)數(shù)字簽名解密， 得到CA創(chuàng)建的消息摘要， 兩者對(duì)比，就知道有沒(méi)有人篡改了。
6. 完整的HTTPS運(yùn)行流程圖
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- 用戶在瀏覽器里輸入一個(gè)https網(wǎng)址，然后連接到server的443端口。
- 服務(wù)器必須要有一套數(shù)字證書，可以自己制作，也可以向組織申請(qǐng)，區(qū)別就是自己頒發(fā)的證書需要客戶端驗(yàn)證通過(guò)。這套證書其實(shí)就是一對(duì)公鑰和私鑰。
- 服務(wù)器將自己的數(shù)字證書（含有公鑰）發(fā)送給客戶端。
- 客戶端收到服務(wù)器端的數(shù)字證書之后，會(huì)對(duì)其進(jìn)行檢查，如果不通過(guò)，則彈出警告框。如果證書沒(méi)問(wèn)題，則生成一個(gè)密鑰（對(duì)稱加密），用證書的公鑰對(duì)它加密。
- 客戶端會(huì)發(fā)起HTTPS中的第二個(gè)HTTP請(qǐng)求，將加密之后的客戶端密鑰發(fā)送給服務(wù)器。
- 服務(wù)器接收到客戶端發(fā)來(lái)的密文之后，會(huì)用自己的私鑰對(duì)其進(jìn)行非對(duì)稱解密，解密之后得到客戶端密鑰，然后用客戶端密鑰對(duì)返回?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)稱加密，這樣數(shù)據(jù)就變成了密文。
- 服務(wù)器將加密后的密文返回給客戶端。
- 客戶端收到服務(wù)器發(fā)返回的密文，用自己的密鑰（客戶端密鑰）對(duì)其進(jìn)行對(duì)稱解密，得到服務(wù)器返回的數(shù)據(jù)。
