HTTPS

HTTPS：HTTPS不是一个单独的协议，它是在HTTP基础上用SSL/TLS进行加密，使得通信不容易收到拦截和攻击。

HTTPS解决的问题：HTTP是明文传输（明文就是未被加密过的原始数据），所以在数据传输过程中容易被监听、截取和篡改，例如植入广告。

加密

对称加密：发送放和接收方用相同的密钥进行加密和解密。
加密过程：明文 + 密钥 = 密文
解密过程：密文 + 密钥 = 明文
优点：加密解密速度很快，适合于对大数据量进行加密。
缺点：如果发送的密钥被拦截了，就能被破解。

非对称加密：公钥（公共密钥）和私钥（私用密钥）是成对出现的，公钥是对外公开的，私钥是使用者保管且不对外发送。
加密解密：公钥加密私钥解密，例如加密通信；私钥加密公钥解密，例如数字签名。
优点：比对称性加密安全，在加密通信中，即使密文和公钥被获取，也无法破译密文，只要使用保管好自己的密钥；在数字签名中，只有拥有私钥的才能进行数字签名。
缺点：加密解密速度慢，仍有被窃听的隐患——中间人攻击。

中间人攻击（MITM）：攻击者与通信两端分别建立单独的联系，并交换其所收到的数据，使通讯的两端认为他们正在通过一个私密的连接与对方直接对话。
举例：A和B进行非对称加密通信，A发消息给B，中间人C，B和C都有自己的公钥和私钥。
B公开公钥给A：B->公钥B->C截获->公钥C->A
A发送密文给B：A->公钥C加密数据->C截获->私钥C解密后，用公钥B加密的数据->B
中间人不但能知道发送的数据内容还能修改数据，相当于对A伪装成B，对B伪装成A，让AB以为是在直接通信。

混合加密：传输大量数据的时候应该使用对称加密，因为加密解密速度快，但是需要保障密钥安全传输。所以通常先采用非对称加密传递 “对称密钥”，之后用对称加密来传递数据。

SSL/TLS

SSL/TLS：TLS是SSL的标准化后的产物，两者都是加密安全协议，在传输层对网络连接进行加密，采用混合加密。

握手阶段：使用SSL/TLS协议的服务器和客户端开始通信之前，会有一个握手阶段，就是在获得对称密钥，也就是下面提到用三个随机数生成的会话密钥。

客户端发Client Hello报文：会生成一个随机数传给服务器（第一个随机数），以及客户端所支持的SSL/TLS版本和加密套件列表。
服务器发Server Hello报文：会生成一个随机数传给客户端器（第二个随机数），以及服务段所支持的SSL/TLS最高版本和选择的加密套件。
服务器发Certificate报文：服务器数字证书（包含公钥）。
服务器发Server Hello Done报文：通知客户端Hello阶段完成。
客户端发Client Key Exchange报文：客户端首先会校验数字证书的合法性，会生成一个随机数（第三个随机数/预主密钥），该报文会用收到的公钥加密。
客户端发Change Cipher Spec报文：用前三个随机数计算出来会话密钥，并且告知服务端后续的通信将使用该秘钥进行加密。
客户端发Encrypted Handshake Message报文：客户端使用会话秘钥加密的第一个数据，让服务器用此验证自身生成的会话密钥。
服务器发Change Cipher Spec报文：用前三个随机数计算出来会话密钥，验证客户端发Encrypted Handshake Message报文正确性。验证通过后，告知客户端后续的通信将使用该秘钥进行加密。
服务器发Encrypted Handshake Message报文：服务端使用会话秘钥加密的第一个数据，让客户端用此验证自身生成的会话密钥。
握手结束，之后都会用会话密钥来对称加密进行数据传输。

为什么握手阶段要三个随机数？：为了防重放攻击（客户端正常请求被黑客拦截后，黑客会重复发送该合法请求，例如用户请求转账100，结果被黑客重复请求一次，就变成转账200），只要任何一个通信方，接收到的报文中的随机数出现重复的情况，就可以判断有中间者进行通信扰乱。另一方面，对称密钥是通过三个随机数计算出来的，不会在网络中传输，只有双方知道，而且随机数使得不同会话又不同的会话密钥。

数字签名和数字证书

为什么需要数字签名：前面非对称加密提到了一个中间人攻击的问题，中间人C可以冒充A给B发送消息，问题关键在于“B要如何确认消息就是A发的”。

数字签名：A是发送方，B是接收方。
A：先对信息进行Hash得到摘要，用私钥A对摘要加密得到数字签名。
A->数字签名+非对称加密的消息->B
B：用公钥A解密数字签名得到摘要1（能用公钥A解密，证明A没被冒充），对解密后的消息Hash得到摘要2，判断摘要1和摘要2是否相同（摘要1和摘要2相同，证明消息没被篡改）。

为什么需要对摘要进行签名，而不是直接对原数据签名？：数字签名属于非对称运算，依赖于复杂的数字运算，而原数据的量如果比较庞大，就会耗时长。而对原数据进行Hash可以简化数据量，同时原数据如果变动则Hash出来也会不同。

为什么需要数字证书？：数字签名解决了消息冒充和篡改的问题，但是还是还是存在中间人攻击的问题，接收方B得到公钥A可能不是发送方A而是中间人C的，所以现在问题就转移到“如何证明得到的公钥A是发送方A的”。如果继续让发送方和接收方用数字签名的方式来验证，永远都会产生一个没有办法验证的公钥，所以需要一个可信的第三方帮忙证明——数字证书。

数字证书：证书颁发机构CA会将证书的颁布机构、有效期、公钥、持有者等信息用 CA 的私钥进行签名，把签名的结果和这些信息放在一起，就得到“数字证书，可以理解为“CA对公钥的数字签名”。
而接收方都会有CA的公钥，CA公钥保存在根证书（包含CA公钥、可以信赖的CA机构列表），每个人的电脑或者手机系统里默认安装了根证书。因此接收方可以通过CA的公钥就可以解密发送方的数字证书，通过判断解密证书签名后的信息是否和数字证书中的信息一致，来判断数字证书的有效性，有效后就可以使用解密后得到的公钥了。