https、数字证书、签名到底是什么？ - 京鸿一瞥

前段时间整理了关于数字证书和数字签名的一些内容，今天整理一下发出来。

我们都知道 HTTP 协议都是明文传输内容，为了保证数据传输的安全，HTTPS 协议就应运而生了，但它其实并不是一个全新的协议，而是HTTP 协议基本之上再加上SSL/TLS 协议。

因此当你访问一个支持 https 的网站时，是需要先进行 SSL/TLS 握手建立连接的。

SSL/TLS 握手的目的是为了安全地协商出一份对称加密的密钥，有了这个密钥之后，后续的数据全部使用这个密钥进行加密。

这个过程其实挺有趣的，涉及到的知识点，专业名词也很多，比如对称加密，非对称加密，信息摘要，数字签名，数字证书，公钥和私钥。本篇文章，会详细地介绍这些极易混淆的专业名词。

在讲解之前，我先给你提出几个摸底问题，如果你已经还不能够熟练回答，那么本篇文章会给你答案：

对称加密和非对称加密，各有什么优缺点？

对称加密和非对称加密，是排他关系吗？是否可以搭配使用？

摘要和加密有什么区别？有了摘要算法为什么还要有加密算法？

如何在通信时同时做到保密性、高效性？

如何申请数字证书？证书分为哪几种？SSL 证书如何部署？

完整说下证书申请、证书签发、证书下发客户端、客户端验证证书、数据加密传输的整个流程？

1. 对称加密与非对称加密

对称加密

对称加密是通信双方共同拥有一把密钥。

这把密钥可以把明文加密（encryption）成密文，也可以把密文解密（decryption）成明文。

常见的对称加密算法有AES、DES、RC4，其中最常用的是AES。

对称加密的优点是：速度快。

同时也有一个缺点，就是不那么安全，一旦你的密钥被别人窃取了，所有的数据就会在网络的世界里裸奔。

非对称加密

与对称加密相对的是非对称加密。

通信双方持有不同的密钥。

服务端的密钥，称之为 私钥（private key），客户端的密钥，称之为 公钥（public key）。> >

他们二者的区别是：

1、私钥应仅在服务端保存，绝不可泄露。而公钥可以存在于任何的客户端，即使黑客拿到了也没有关系。

2、公钥加密的密文只有相对应的私钥才能解密

3、私钥加密的内容，所有与之相对应的公钥都能解密。

4、私钥通常用来生成签名，公钥用来验证签名。

5、公钥和私钥是相对的，两者本身并没有规定哪一个必须是公钥或私钥。这意味着，公钥只要不对外公开，那就可以做为私钥，私钥公开后也可以做为公钥。

典型的非对称加密算法有 RSA 。

非对称加密的优点，就是安全系数特别高。缺点就是速度会慢一些。

对称与非对称加密结合

当客户端收到的公钥是准确的时候，通信就是安全的。

因为用正确公钥加密过的密文，只有服务端的私钥能解。

那么如何保证，客户端收到正确的公钥呢？

答案是：通过非对称加密来协商对称加密的密钥，服务端一旦把正确的公钥安全地送达到客户端后，后续的通信，为了保证高效通信，再采用对称加密来加密数据。

具体的过程，后面会更加详细的阐述这一过程。

2. 摘要、签名、证书是啥？

信息摘要

一段信息，经过摘要算法得到一串哈希值，就是摘要(dijest)。

常见的摘要算法有MD5、SHA1、SHA256、SHA512等。

关于摘要，有几点需要你明白的：

1、摘要算法，是把任意长度的信息，映射成一个定长的字符串。

2、摘要算法，两个不同的信息，是有可能算出同一个摘要值的。

3、摘要算法与加密算法不同，不存在解密的过程。

4、摘要算法不用于数据的保密，而是用于数据的完整性校验。

数字签名

摘要经过私钥的加密后，便有了一个新的名字 -- 数字签名。

签名是在发送方，这是一个加密的过程。

验签是在接收方，这是一个解密的过程。

那搞懂数字签名的意义是什么？只要回答下面两个问题即可。

第一个问题，有了信息摘要，为何还要有数字签名？

答：信息摘要，虽然也不可逆，但却容易却被伪造。所以信息摘要只用于校验完整性，而要保证信息摘要的正确性，就要依靠数字签名啦。

数字签名的签名和验签是非对称加密，其他人除非拿到私钥，不然没法伪造。

第二个问题，为什么不对内容直接加密，而是对摘要进行加密。

答：由上面我们知道了非对称加密的速度非常慢，如果传输的数据量非常大，那这个加密再解密的时间要远比网络传输的时间来得长，这样反而会得不偿失。

如果我们对传输的内容只有完整性要求，而安全性没有要求（意思是传输的内容被人知道了也没关系）。那就可以对摘要进行加密，到客户端这里解密后得到摘要明文，再用这个摘要明文与传输的数据二次计算的摘要进行比较，若一致，则说明传输的内容是完整的，没有被篡改。

数字证书

(解决了公钥是否安全的问题！！！)
在数字签名那里，不知道你有没有发现一个问题？

数字签名是非对称加密，服务端有一个私钥，客户端一个公钥，只有这两个对上了验签。

那假如说你（客户端）拿到的公钥并不是服务端给的呢，而是黑客塞给你的呢？而你却把这个假公钥当成真的，那么当你使用这个假公钥加密一些敏感信息时，黑客就可以截取你的这段信息，由于这信息是用黑客自己的公钥加密的，这样一来，黑客拿自己的私钥就能解密得到你的敏感信息。

这就是问题所在。

数字证书就应运而生了。

要理解数字证书，同样只要搞懂两个问题即可。

数字证书是什么东西？其实它就是一个 .crt 文件

数字证书是谁颁发的？由权威证书认证机构颁发，一般我们简称为 CA 机构

数字证书如何申请的？或者说如何颁发的？

为了让你理解这一过程，我画了下面这张图：

1、在自己的服务器上生成一对公钥和私钥。然后将域名、申请者、公钥（注意不是私钥，私钥是无论如何也不能泄露的）等其他信息整合在一起，生成.csr 文件。

2、将这个 .csr 文件发给 CA 机构，CA 机构收到申请后，会通过各种手段验证申请者的组织信息和个人信息，如无异常（组织存在，企业合法，确实是域名的拥有者），CA 就会使用散列算法对.csr里的明文信息先做一个HASH，得到一个信息摘要，再用 CA 自己的私钥对这个信息摘要进行加密，生成一串密文，密文即是所说的签名。签名 + .csr 明文信息，即是证书。CA 把这个证书返回给申请人

要解决这个问题，其实只要保证『公钥』是可信的。只有服务端发给你的公钥你才能拿，而坏人给你的公钥，你要懂得识别并丢弃它。