对称与非对称加密

对称加密

对称加密是指加密和解密使用同一个密钥。加密方和解密方必须共享同一个秘密密钥。

• 建立安全通道后，用于实际的数据传输。
• 常见的算法有 AES、DES、3DES、Blowfish、ChaCha20。

优点：

• 速度快，适合加密大量 HTTP 请求和响应内容。
• 算法实现简单。

缺点：

• 密钥分发困难：如何安全地把密钥传给对方。
• 一旦密钥泄露，所有通信都被破解。

非对称加密

非对称加密使用一对密钥：公钥和私钥。公钥公开给所有人，私钥保存在自己手里，主要用于“身份验证”和“密钥交换”。
用公钥加密的数据只能用对应的私钥解密。用私钥签名的数据可以用对应的公钥验证。

• 服务器把自己的公钥包含在证书中公开给客户端
• 客户端用服务器公钥加密一个随机对称密钥
• 服务器用自己的私钥解密，得到同一个对称密钥
• 这一阶段常见的协议是 TLS 中的 RSA、ECC（椭圆曲线加密）、DH、ECDH 等

优点：

• 解决了密钥分发问题，公钥可以公开发布。
• 支持数字签名，保证身份与完整性。

缺点：

• 计算速度比对称加密慢很多。
• 只适合加密短数据或用于密钥交换。

---

HTTPS

HTTPS 是 HTTP 的安全版本，它在 HTTP 之上加了一层加密协议，常用的是 TLS（以前叫 SSL）。
HTTPS = HTTP + TLS -> 浏览器访问 https:// 时，实际上是在用 SSL/TLS 加密 HTTP 请求和响应。

服务器把它的公钥公开给客户端，通常通过证书发送给浏览器。
客户端用服务器的公钥来加密会话密钥或验证服务器签名。
服务器用自己的私钥来解密或签名。

HTTPS 常见场景：

0. 客户端发起请求：浏览器访问 https://example.com
   • 服务器有一对长期密钥：公钥 + 私钥
1. 客户端和服务器协商使用哪种加密算法，在 TLS 握手里，客户端和服务器协商的是一个“套件”，叫做 cipher suite，它通常包括几种算法：
   • Key Exchange（密钥交换算法），例如 RSA, ECDHE, DHE
   • Authentication（身份验证算法），通常是证书签名所用的算法，如 RSA, ECDSA
   • Bulk Encryption（对称加密算法），如 AES, ChaCha20
   • MAC/Hash（消息认证/哈希算法），如 SHA256, SHA384
2. 服务器提供证书（里面有公钥）：服务器发送自己的数字证书给浏览器
3. 客户端验证证书：确认服务器身份可信
4. 建立对称加密的会话密钥：浏览器使用服务器公钥加密一个随机对称密钥
   • 客户端生成一个临时的对称会话密钥 K
   • 客户端使用服务器的公钥保护这个会话密钥
5. 用这个会话密钥加密后续数据：服务器解密出对称密钥，后续通信用对称加密进行
   • 服务器用自己的私钥解密，得到 K

TLS 和 RSA

TLS 是一个安全协议，用来保护网络通信。
RSA 是一种加密算法，可以用于密钥交换、加密和数字签名。

在 TLS 握手阶段，可以用 RSA 实现以下功能

• 证书签名：服务器证书里常常包含 RSA 公钥，CA 会对证书签名。浏览器验证证书时，实际上是验证这个 RSA 公钥。
• 身份验证：服务器用它对应的 RSA 私钥对握手数据签名，证明它是证书里的那台服务器。
• 密钥交换：早期 TLS 版本里，客户端可以用服务器的 RSA 公钥加密一个随机的“预主密钥”，服务器用私钥解密，然后再生成对称会话密钥。

RSA 可以是密钥交换算法，也可以是身份验证算法

• 证书中公钥算法
• 客户端加密“会话密钥”给服务器
• 服务器用私钥解密
  如果服务器证书使用 RSA，浏览器验证 CA 签名后，就信任该 RSA 公钥

密钥交换协议

现在大多数 TLS 连接不会直接用服务器公钥加密会话密钥，而是用“密钥交换协议”：

• 例如 ECDHE / DHE
• 客户端和服务器各自生成一个临时的公私钥对
• 通过交换各自的临时公钥，计算出共同的会话密钥 K
• 这些临时密钥不是长期身份密钥，连接结束就废弃

所以：

• 服务器仍然有长期身份密钥对
• 客户端通常不需要长期身份密钥对
• 客户端确实会使用临时密钥材料来协商 K

---

CA 和证书

证书：绑定公钥与身份，并由 CA 签名证明其可信
CA：受信任第三方，负责签发与验证证书，保证客户端不会误信伪造服务器

证书是一个文件，它相当于“公钥的身份证明”，包含：

• 持有者身份（如域名 example.com）
• 持有者公钥
• 证书颁发机构（CA）签名
• 有效期、用途等信息

CA（证书颁发机构）是一个受信任的第三方机构：

• 它负责验证申请者身份、签发证书
• 浏览器和操作系统预装了大量受信任 CA 根证书

当浏览器收到服务器证书时，它会：

1. 检查证书是否由受信任 CA 签发
2. 检查证书是否针对当前域名
3. 检查证书是否在有效期内
4. 检查证书是否被撤销
   如果验证通过，浏览器就信任该服务器公钥是真的属于这个服务器
   这样客户端就能安全地用该公钥加密会话密钥，避免被中间人伪造

服务器证书通常不是直接由根 CA 签发，而是由中间 CA 签发
浏览器通过证书链一路验证到根 CA，只有链条完整、签名有效，才被认定为可信服务器