一个故事讲完https
本文转载自微信公众号「码农翻身」文章 一个故事讲完https（作者：老刘）。版权归原作者所有，此处仅作个人学习备份。
1. 序言
今天来聊一聊 https 安全传输的原理。
在开始之前，我们来虚构两个人物，一个是位于中国的张大胖，还有一个是位于米国的 Bill。这俩哥们隔着千山万水，通过网络联系上了，两个人臭味相投，聊得火热。两个人越聊越投机，天南地北，海阔天空，还夹杂着不少隐私的话题。
2. 总是有一种被偷看的感觉
有一天，Bill 突然意识到：坏了，我们的通信是明文的，这简直就是网络上裸奔啊，任何一个不怀好意的家伙都可以监听我们通信，打开我们发送的数据包，窥探我们的隐私啊。
Bill 提议：“要不我们做个数据的加密？每次传输之前，你把消息用一个加密算法加密，然后发到我这里以后我再解密，这样别人就无法偷窥了。”
张大胖冰雪聪明，一看就明白了，这加密和解密算法是公开的，那个密钥是保密的，只有两人才知道，这样生成的加密消息（密文）别人就无法得知了。
（注：这叫对称加密算法，因为加密和解密用的是同一个密钥。）
可是问题来了：Bill 要把密钥发给张大胖，如果这个密钥在网络上传输时也被截取了，那加密岂不白费工夫？网络是不安全的，这密钥怎么安全地发过来啊？而且 Bill 的好友遍布全球，他总不能满世界打着飞的去和人当面交换密码吧。
3. RSA：非对称加密
直到有一天，他们听说了一个叫做 RSA 的非对称加密算法，一下子来了灵感。
这个 RSA 算法非常有意思，它不是双方必须协商一个保密的密钥，而是有一对儿钥匙，一个是保密的，称为私钥，另外一个是公开的，称为公钥。
更有意思的是，用私钥加密的数据，只有对应的公钥才能解密；用公钥加密的数据，只有对应的私钥才能解密。
有了这两个漂亮的特性，当张大胖给 Bill 发消息的时候，就可以先用 Bill 的公钥去加密（反正 Bill 的公钥是公开的），等到消息被 Bill 收到后，他就可以用自己的私钥去解密（只有 Bill 才能解开，私钥是保密的）。反过来也是如此。这样以来，通信安全固若金汤。
4. 非对称加密 + 对称加密
两人实验了几次，发现 RSA 的加密和解密有点慢——这个 RSA 算法比之前的对称密钥算法要慢上百倍。
于是想到可以结合一下，分两步走：
- 生成一个对称加密算法的密钥，用 RSA 的方式安全发给对方；
- 随后就不用 RSA 了，只用这个密钥，利用对称加密算法来通信。
这样以来既解决了密钥的传递问题，又解决了 RSA 速度慢的问题。
5. 中间人攻击
张大胖的老婆提醒道：“假如 Bill 给你发公钥的时候，有个中间人截取了 Bill 的公钥，然后把自己的公钥发给了你，冒充 Bill，你发的消息就用中间人的公钥加了密，那中间人不就可以解密看到消息了？”
张大胖背后出汗了，是啊，这个中间人解密以后，还可以用 Bill 的公钥加密，发给 Bill，Bill 和我根本都意识不到，还以为我们在安全传输呢！
看来问题出现在公钥的分发上！虽然这个东西是公开的，但是在别有用心的人看来，截取以后还可以干坏事。
6. 你到底是谁？
怎么安全地分发公钥呢？这一次的公钥不用保密，但是一定得有个办法声明这个公钥确实是 Bill 的，而不是别人的。
现实中有公证处，它提供的公证材料大家都信任，那在网络世界也可以建立一个这样的具备公信力的认证中心（简称 CA），这个中心给大家颁发一个证书，用于证明一个人的身份。这个证书里除了包含一个人的基本信息之外，还包括最关键的一环：这个人的公钥！
可是证书怎么安全传输？要是证书传递的过程中被篡改了怎么办？这就要用到数字签名了。
简单来讲：Bill 可以把他的公钥和个人信息用一个 Hash 算法生成一个消息摘要，这个 Hash 算法有个极好的特性——只要输入数据有一点点变化，那生成的消息摘要就会有巨变，这样就可以防止别人修改原始内容。
但攻击者可以把整个原始信息都替换了，再生成一个新的消息摘要。所以还要让有公信力的认证中心（CA）用它的私钥对消息摘要加密，形成签名；再把原始信息和数字签名合并，形成一个全新的东西，叫做数字证书。
当 Bill 把他的证书发给张大胖时，张大胖就用同样的 Hash 算法再次生成消息摘要，然后用 CA 的公钥对数字签名解密，得到 CA 创建的消息摘要，两者一比，就知道有没有人篡改了。如果没人篡改，就可以安全地拿到 Bill 的公钥了。
那 CA 的公钥怎么拿到？想解决鸡生蛋、蛋生鸡的问题必须打破这个怪圈：我必须得信任 CA，并且通过安全的方式获取他们的公钥。
（注：这些 CA 本身也有证书来证明自己的身份，并且 CA 的信用是像树一样分级的，高层的 CA 给底层的 CA 做信用背书；而操作系统／浏览器中会内置一些顶层的 CA 的证书，相当于你自动信任了他们。这些顶层的 CA 证书一定得安全地放入操作系统／浏览器当中，否则世界大乱。）
7. https
终于可以介绍 https 了。前面已经介绍了 https 的原理，你把张大胖替换成浏览器，把 Bill 替换成某个网站就行了。一个简化的 https 流程（例如没有包含 Pre-Master Secret）如果你理解了前面的原理，就变得非常简单。
（完）