序言：
在web应用中，我们往往需要保证数据传输的安全性。设想一下，如果我们在页面中填写表单信息并提交到服务器的过程中，表单的信息被其他恶意用户所截取到，那是不是非常不安全？也正因为此，我们从刚开始的HTTP协议转变到了现在的HTTPs协议。本文将从密码学起源开始，逐渐介绍密码学的发展过程，以及HTTPs的连接过程。
一. 密码学的发展
密码学一词最早来自希腊语中的短语“secret writing”，至今为止已经有辉煌了几千年历史了。
谁会用到密码学？密码学是被谁发展的呢？
历史上，有四类人用到了密码学，并为之做出了重要的贡献。分别是：军事人员，外交人员，写日记者，情侣。 而军事记者在其中扮演了最重要的角色，并一直不断的完善着这个领域。
几个基本概念
明文就是我们待发送的消息，经过一个秘钥为参数的函数变换，变换的结果就是加密后的密文。
破解密码的技术就叫作密码分析学，而密码分析学和密码编码一起组成了密码学。
而明文是通过秘钥进行函数转换得到的秘钥，所以不难看出，密码学的发展和数学密切相关。
在历史上，加密方法被分为两大类：置换密码和替代密码。
置换密码
在置换密码中，每个字母或者每一组字母被另一个字母或另一组字母取代，从而将原来的字母掩盖起来。
比如说我们将a替换为1，b替换为2，c替换为3.........
那么acbdadcca就可以被翻译成132414331
替代密码
替代密码保留了明文符号的顺序，但是将明文伪装起来了。与此相反，替代密码重新对字母进行排序，但是并不伪装明文。
现在我们要传输的数据是：kanwowenzhangdianzandedoushidashuaibi
下面是一个列换位方式的替代密码。
- 选取一个不包含重复字母的单词或者短语作为秘钥。这里选取
MEGABUCK - 依据秘钥给不同字母进行1 2 3的排序列。
- 对明文进行以行的单位的排序。
- 按照顺序，以列为单位读取出这个数据。
这样我们经过秘钥翻译后的密文就是：wnhiogibeeaahuunasandskzoh
但是计算机的运行速度非常快，对它来说这不是小菜一碟？ 所以这些编码方式都是非常容易被破解的，这里不详细介绍。
对称秘钥算法和非对称秘钥算法
现代密码学使用的还是与传统密码学相同的思想（替代和置换），但是重点有所不同。传统上密码设计者使用了非常简单的算法。现在情形完全相反，密码设计的目标是使得加密算法尽可能的错综复杂，因而即使密码分析者获得了大量的选择密文，在没有秘钥的情况下也不可能推测出我们的明文。
对称秘钥算法
第一种算法就是对称秘钥算法：使用相同的秘钥来加密和解密算法。
1977年1月，美国政府采纳了IBM开发的第一个乘积密码作为非机密信息的官方标准，这个标准就是数据加密标准DES(DATA Encryption Standard)。 此时数据的秘钥长度是56位。
1979年初，IBM公司遗失到DES的秘钥长度太短，于是利用三重加密来有效增加DES的长度。
随着DES逐渐走到了生命的尽头，高级加密标准AES(Adcanced Encryption Standard)出现了。而其中最好用的就是Rijindael算法，它含有128位秘钥。128位的秘钥空间中含有3x10的38次方个秘钥，计算机是不可能在几十年内计算出来的。
非对称密钥算法RSA
在历史上，分发秘钥往往是绝大多数密码系统最为薄弱的环节，不断一个密码系统有多么的强，但是如果入侵者能够偷到秘钥，那么整个系统将变得毫无价值。
1976年斯坦福大学两名研究人员提出了非对称加密算法。秘钥一共有两个，称为公钥和私钥；加密和解密所用的秘钥不相同。并且使用公钥加密的数据用私钥才能够解开，用私钥加密的数据使用公钥才能够解开。
这种方式是如何工作的呢？首先我们创建出一对秘钥，将公钥公开出来，别人向我发送数据可以使用我的公钥进行加密，因为私钥只有我自己才知道，所以别人是无法解密这个消息的。
研究人员们都觉得这种方式非常好，所以都在使劲研究这种算法。1978年Rivest,Shamir,Adleman三个人创建出了RSA算法，由于这个算法的安全性非常高，所以三人也共同被授予2002年的ACM图灵奖。
RSA的本质是基于数学难题“分解大数的难度” 以及“以大素数为模来计算离散对数的难度”基础上的算法。（所以密码学与数学息息相关，数学不好的人不容易学），这两个问题数学家们已经为之钻研了许多年而未能有所突破。
常见的概念
数字签名
和现实生活中我们的签名一样，根据数字签名能够证明我们本人在互联网中的唯一性。
数字签名需要满足一下几个条件：
- 接收方可以验证发送方所声称的身份。
- 发送方以后不能否认该消息的内容。
- 接收方不能够自己编造这样的信息。
具体实现步骤：
发送方发送数据的时候，使用散列算法对发送数据进行运算得到一串消息摘要，然后用自己的私钥对消息摘要进行加密。将加密后的结果和消息原文一起发送给接收方。接收方使用相同的散列算法对消息原文进行运算，再使用发送方的公钥对加密后的数据进行解密，比较二者消息摘要是否相同，从而保证数据的完整性。
消息摘要
消息摘要算法中最著名的就是安全散列算法SHA-1（Secure Hash Algorithm 1）算法。
发送方将明文消息进行SHA-1算法运算，可以获得一个消息摘要，然后发送方再用自己的秘钥对这个消息摘要进行签名。和明文数据一起发送给接收方。接收方接收到以后需要做两件事情。1. 对明文数据使用SHA-1算法求得一个hash值。 2. 用发送方的公钥对签名进行解密，获得摘要信息，并将这个摘要信息和自己求得的hash值进行对比，从而判断数据是否正确。
数字证书
数字证书的基本任务就是将一个公钥与安全个体（个人、公司等）的名字绑定在一起，并且负责颁发数字证书的这个机构叫作CA。这样的话我们就可以确保公钥的真实性。
SSL/TLS
SSL（Secure Sockets Layer，安全套接层），及其继任者 TLS（Transport Layer Security，传输层安全）是为网络通信提供安全及数据完整性的一种安全协议。
SSL协议可以分为两层：
- SSL记录协议：它建立在可靠的数据传输之上，为高层协议提供数据封装，压缩，加密等基本功能的支持。
- SSL握手协议：它建立在SSL记录之上，用于在实际的数据传输前就开始，通信双方进行身份验证，协商加密算法交换加密秘钥等。
HTTP的连接建立过程
- 根据输入的域名查找对应的ip地址。
- 从浏览器缓存中查询
- 在本机的hosts文件中查询
- DNS缓存
- DNS递归查询：如果本机的DNS服务器查询不到的话，那么就会以DNS客户的身份，向其他根域名服务器继续发送查询请求报文。
- 建立TCP连接
- 浏览器向服务器发送http请求
- 服务器接受到请求以后调用对应的处理器进行处理，并返回结果。
- 浏览器得到响应结果，进行页面渲染。
HTTP和HTTPS的区别
让我们来回顾一下计算机网络架构模型：
对我们的传统的HTTP协议，在数据传输的过程中从应用层就直接到运输层协议了，这个过程中数据是以数据包的形式进行传输的，并没有进行加密！但是HTTPS协议在表示层中还会经过一层SSL/TSL协议，专门用于对数据进行加密。所以说HTTPS其实就是加强版的HTTP。
既然要加密，那肯定涉及到数学运算，并且越复杂的加密系统，数据运算也越复杂，同理也会越耗费时间。所以说HTTPS虽然保证了数据的传输安全，但是数据传输的速度却比HTTP慢了很多，效率也降低了不少。
HTTPS的连接过程（使用了对称加密和非对称加密的方式）
- 浏览器向服务器发起连接请求，并把自己支持的加密算法一起携带过去。
- 服务器选择浏览器支持的加密算法，把自己的证书返回给浏览器。
- 浏览器验证证书是否有效。如果无效就断开连接，有效的话就在本机生成一串随机数秘钥，然后就证书中服务器的公钥对这串随机数进行非对称加密，再返回给服务器。
- 服务器用自己的私钥进行非对称解密，得到这个秘钥。
- 之后二者的数据传输都使用对称加密的方式进行加密。
