用故事说透 HTTPS

本文来自素燕公众号，原文地址：用故事说透 HTTPS

故事中的主演：

小华今年上大一，这是她第一次离开父母，独自一人到北京上学。今天妈妈的生日，想了想要给妈妈一个祝福，便给妈妈发了条消息：

妈妈收到这条消息非常开心，女儿这么忙还能记得自己的生日，两个人便开始聊了起来。妈妈知道女儿一直省吃俭用，决定给女儿打点钱过去。

小黑是个黑客，专搞一些“偷鸡摸狗”的事情，他已经监听了这对母女的对话。一直看着她们唠家常，都快睡着了。

直到看到母女提到钱的事情，立马打起精神，决定搞一笔。然后他截获了小华的消息，替换成自己精心准备的内容给小华的妈妈发过去了。

小华的妈妈随后就把钱打给了小华，未曾想到母女二人的聊天内容尽在小黑的掌控之中。小黑拿到钱后就逃之夭夭了。

HTTP 协议是建立在 TCP 之上的，TCP 是否安全决定了 HTTP 是否安全。HTTP的报文内容并未加密，容易被监听和篡改。小黑就监听了母女二人的聊天内容，并对内容进行了篡改，伪装成女儿进行聊天。所以 HTTP 有以下 3 个问题：
1.内容未加密，容易被监听，都是明文传输；
2.无法验证内容的完整性，容易被篡改，也就是说不知道消息是不是被修改过；
3.无法验证对方的身份，我现在聊天的人是谁，可靠吗？

小华被骗后，心里很难过，把这件事告诉了她的计算机老师王大强。王老师听到被骗的经历，感到非常惊讶，消息为什么会被篡改呢！立马查看了她们使用的聊天软件，原来这个软件直接使用的是 TCP 协议，没有做安全措施。

研究完软件后，大强对小华说：“这款软件有问题，以后别用了，要用具有安全措施的软件，比如使用 TLS/SSL 协议的软件”。

小华说：“什么是 TLS/SSL 呢？”。大强看到小华诚恳的表情，决定把 HTTPS 的原理告诉她，但是想到她可能理解不了，然后决定剖析一下她和妈妈被骗的场景。

既然小华和她妈妈的聊天内容是明文传输的，那直接把内容加密不就完事了吗。小华和她妈妈就约定了一个密码，所有的内容都通过这个密码进行加密和解密。

这种加密方式称为对称加密，加密解密都是通过同一个密码来操作，所以需要保证密码的安全，一旦泄露，后果很严重

小华立马觉察到事情的不妙，密码如何才能传给她妈妈呢。只能双方见面后来约定一个密码。但是她想到远在美国的爸爸，如果向他要钱的话，需要飞往美国把密码告诉他。这太麻烦了。

王大强老师说：“别急，还有更好的方法”。那就使用两个密钥，一个用来加密（称为公钥），另一个用来解密（称为私钥），使用公钥加密过的内容，只能通过私钥进行解密。私钥只有自己有，公钥可以丢给别人。

小华和妈妈，只把公钥交给对方就行。小华给妈妈发消息的时候，用妈妈的公钥进行加密，私钥只有妈妈有，也就是说只有妈妈能解密。

这种加密方式称为非对称加密，会有二个钥匙，一个钥匙加密过的内容只能通过另一个钥匙进行解密。至于为啥要说公钥加密私钥解密，虽然两个钥匙都可以进行加密解密，但是公钥加密私钥解密这种说法不是更好理解吗？ 公钥被人都知道，私钥只有自己知道

小华想了想觉得还是有点不安全，假如她和妈妈进行交换公钥的时候，被小黑监听了。

小华把自己的公钥 xiaohua_pub 发给妈妈，中途被小黑掉包了，小黑把自己的公钥 xiaohei_pub 发给了小华的妈妈。这样小华妈妈发消息的时候就使用了小黑的公钥进行了加密，小黑获取到消息表可以用自己的私钥进行解密。

妈妈发送自己的公钥给小华的时候也被小黑掉包了，这时小黑就有了双方的公钥。

小黑监听到小华要求妈妈打钱的消息，对消息进行了篡改。

王大强老师听完小华的疑虑，竖起了大拇指，说道：“别急，听我慢慢解释”。

现在的问题是出在交换公钥的时候被小黑调包了，那接下来就需要解决这个问题。如何才能把公钥安全地送到对方手上。

这似乎是永远解不了的问题，毕竟公钥始终是要经过传输的。这似乎是一个鸡生蛋蛋生鸡的问题。后来小华想了想他平时网上购物的时候，以前总是担心怕付款了，商家跑路不给发货，自从有了淘宝这个第三方机构，毕竟阿里家大业大，值得信赖，即使商家跑路了可以找淘宝。

后来就出现了关于公钥的认证机构，这些认证机构很少，但非常权威，它会和电脑、浏览器等厂商达成信任关系，提前把认证机构的公钥安装到系统中，这样就不会涉及到传输的问题了。

在聊天的过程中，小华发现消息发送和接收的时候很慢，后来发现因为是加密算法耗费比较长的时间。小华想了想，使用对称加密的时候，唯一的缺点是交换秘钥比较麻烦，但是速度非常快。那么可以通过非对称加密来传输对称加密的密钥，密钥传输成功后，使用对称加密来加密消息。

HTTP 属于应用层协议，HTTPS 并不是一个新的协议，它只是比 HTTP 协议多了一层（TLS/SSL）来保证数据传输安全。TLS/SSL也属于协议，它的主要作用是保证数据传输安全。大多数使用的是 OpenSSL 来实现，比如 Node 中的 TLS 就是基于 OpenSSL 实现的

本文以故事的形式介绍了 HTTP 的不安全，保证 HTTPS 安全性的背后支持，包含数字证书、数字签名、对称加密、非对称加密的概念，当然光有理论还不行，需要实践才能更好地理解。大家加油。