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这样理解HTTPS

前言

本文尝试使用牛郎织女来解释Https。

信息交换传递从古至今都有,只是传递导体和交换方式不断在发生变化。现代信息传递都是通过网络进行。信息传递步骤简化:打包 —> 传输 —> 解包,而像Http这类协议就是指定信息传递的标准,而信息传递一般主要考虑以下两方面问题。

  • 可靠性(传递到一半丢失??)
  • 安全性(被人拦截修改??)

本文主要讨论传递的安全性。众所周知 Https就是http安全版,我们先来看一看古时传递信息怎么保证安全。

飞鸽传书

在通讯不是很发达的年代,飞鸽传书是一种很有效的方式。

牛郎织女属于异地恋,他们日常沟通都是通过信鸽来传递情书。传递过程中,信息安全很重要,如果不慎被王母知道就麻烦了。于是牛郎开始研究一套安全协议。他想了以下几种方式:

明文传递

直接将写有“我在牛家村门口”情书发送给织女。这种方式安全性很低,一旦被王母拦截了鸽子拿到情书所有事情就败漏了。

密钥加密

将情书内容加密后再进行传递:

  • 制作密钥“7354126”并发送给织女;
  • 制作密文“口牛村家我在门”发送给织女;
  • 织女收到密文后通过密钥解密得到“我在牛家村门口”。

这种方式的缺点是,传播密钥时,被王母拦截拿到了密钥,信息一样会被泄露。

注:牛郎的这种加密方式在计算机中叫对称加密(AES)

包装加锁

针对密钥加密改进,新的通讯方式:

  • 牛郎先给织女发送一个空消息,让她知道自己想发消息;
  • 然后织女会给牛郎发送一个带锁的盒子,钥匙自己保留;
  • 牛郎收到盒子后,将写好的情书放到盒子里并锁上发给织女;
  • 织女收到盒子后用钥匙打开得到情书。

这种方式有个缺点,王母在第二步拦截了织女发给牛郎的空盒子,然后在里面做一些手脚,牛郎收到后就很危险。

注:上面这种加密方式在计算机中叫做非对称加密(RSA),盒子好比为公钥用来加密,钥匙为私钥用于解密。

盒子封条

为了防止王母拦截盒子做手脚,织女决定发送盒子前把盒子打上封条。这样牛郎收到盒子时先检查盒子有没有被动过,确认安全之后再将情书放到盒子锁定发送。

这样做完之后似乎很安全,但是封条也很可能被伪造。牛郎如何才能确定是织女打的封条?于是他们找到了月老,让月老代替织女帮她打封条。他们都信赖月老为人,因为他只会在确定织女身份后才帮她封条。这样牛郎收到盒子一看是月老打的封条值得信赖就没问题。

注:上面提到的月老其实就是网站证书颁发机构简称CA。

就这样过了一段时间,鸽子开始罢工,因为每天带着盒子飞来飞去很累。于是牛郎修订了通讯协议,得到了最终版本。

当牛郎想和织女沟通时:

  1. 牛郎发送一个空消息给织女;
  2. 织女收到消息,准备盒子并且是通过月老封条;
  3. 牛郎收到盒子,生成密钥放到盒子里面锁定发送给织女;
  4. 织女收到盒子用钥匙打开取出密钥保存;
  5. 现在牛郎就可以使用密钥加密情书,然后发送给织女,不再使用盒子锁定。

小结

要完全理解Https 协议本身是比较复杂,里面涉及了很多通讯的专业知识和密码学知识。本文旨在简化解释它通讯模型。

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