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从东东的成长史看 https 和 ssh 的取向

东东想要访问 xx 网站,底层的网络都架设好了:

链路层把网络从物理上链接起来。

网络层根据 IP 的路由规则可以从东东的主机导航到 xx 服务器的主机。

传输层从东东的浏览器进程传输数据到服务器的 xx 服务进程。

然后应用层就是解析 http 内容,做不同的处理和展示了。

基于这些网络的基础设施,东东就可以访问他喜欢看的 xx 网站了。

但是东东想在 xx 网站上存储一些自己的数据,那得加一个自己的标识吧,也就是用户名,还得加个密码来证明这是自己。

创建这个标识的过程就是注册,而证明这个标识是自己的过程就是登陆。

但是过了一段时间,东东就发现不对劲了,隔壁的小王怎么知道自己看了 xx 网站呢?

他肯定半路截胡了,或者看到了我的用户名密码,或者看到了我访问的内容。

怎么办呢?

加密!

我把内容放到箱子里锁起来传过去,那边用对应的钥匙就能打开。别人没有钥匙就看不了内容。这种钥匙叫对称钥匙。

但是怎么把钥匙传过去还不被别人知道呢?

东东陷入了思考。

这时候光光给他介绍了一把神奇的锁。这把锁开锁和解锁要用不同的钥匙,叫非对称钥匙,说是可以解决问题。

东东想了一会,对哦,如果开锁和解锁用不同的钥匙,那 xx 服务器只要把一把钥匙给我就好了,我把内容放进去,只有他能解锁。

这样就解决了对称钥匙传递的难题,之后对方拿到钥匙就可以进行加密的通信了。

后来东东才知道这种加密技术叫做 RSA,可以生成两把密钥。

把一个密钥留下,一个密钥公开。

留下的密钥自有自己有,叫做私钥。

公开的密钥所有人都可以拿到,叫做公钥。

公钥加密只有私钥能解密,私钥加密只有公钥能解密。

因为公钥是公开的,别人加密了只有我能解密,这种叫做加密。

私钥是只有我一个人有,我加密了,别人都能解密,但都知道是我加密的,能证明我的身份,这种叫做签名。

加密和签名分别用来解决不同的问题。

回到东东的问题,世界上有那么多带锁的箱子和公钥,我怎么知道这个箱子和公钥就是 xx 服务器给我的呢?

要是有一个权威机构能鉴别公钥的真伪就好了。

这个机构就叫做 CA,专门用于鉴别公钥真伪的,被这个机构认证为真的公钥就被称作数字证书。

现在东东的电脑上保存了信任哪些 CA,然后访问 xx 网站的时候,就会拿到它的数字证书,对比了一下,是我信任的 CA 颁发的。那就把对称密钥传给他好了,之后我们用对称密钥来加密通信的消息。

之后,东东就能愉快的访问 xx 网站,而不用担心隔壁小王的窥探了。

理一下其中的技术:

最核心的是非对称加密用的 RSA 算法,可以生成两把密钥,分别作为公私钥,用来加密和签名,通过这种方式传递对称密钥,之后进行信息的加密传输。公钥还需要鉴别下真伪,这个是 CA 做的,那个是存在计算机里的可信任的机构,他们认证的公钥叫做数字证书。

那这种技术是在网络的哪一层呢?

进程到进程的加密传输,明显是传输层,这种协议叫做 SSL。发布了 1.0、2.0、3.0 的版本后,发现了个 bug,后来修复了,感觉改动比较大,就改了个名字叫 TSL。

再上层就是 http 来访问网站内容了。

所以这种安全的通信是 SSL + HTTP 或者叫 TLS + HTTP,合起来叫做 https。

CA 认证的证书也就可以叫做 https 数字证书、ssl 数字证书、tls 数字证书等等。

后来东东做了程序员,不只是通过网页浏览 xx 网站的网页,更要链接到服务器上去执行一些脚本,专业了不少。

和访问 xx 网站一样,同样要登陆,那还可以用 https 么?

不行,不是每个网站都找 CA 认证一遍的,不然内部那么多服务器,都认证一边才能访问么?

所以简化一下,xx 服务器把公钥直接给我,让我自己选择是否信任:

这样我只要信任了公钥就可以证明是 xx 服务器,然后把用户名密码传过去,那边验证下,就可以登陆服务器了。这叫做 ssh 协议。

看起来和 https 没多大差别,只不过公钥不需要 CA 认证了。

这还不够,每次还要输入用户名密码多麻烦,怎么能不输入密码就能证明我的身份呢?

东东想起来 RSA 的私钥可以用来签名,那我把公钥给 xx 服务器,通过私钥加密一段随机的内容,他能解开不就是证明了是我么?

所以东东改进了下 ssh 协议,不是信任了服务器的公钥就传用户名和密码过去了, 而是服务器返回一段随机数,我这边用我的私钥加密下这段随机数(也就是签个名),那边能解开就证明了是我。

私钥签名能达到证明身份的目的,那还用啥用户名密码呢,而且还更安全。

就这样,东东就可以免密登陆 xx 服务器执行各种命令了。

只是刚开始的时候需要在本地生成公私钥,把公钥告诉 xx 网站就行了。

回想一路以来用到的 htts 和 ssh,虽然都是基于公私密钥,但确实是有一些区别的:

  • https 的取向是面向普通用户的,他们是通过用户名和密码认证身份的,只需要浏览器上同意下数字证书,就可以拿到对称密钥,然后加密通信的数据,对于普通用户来说,只不过在浏览器地址栏多了个小钥匙的图标,其他的感觉不到。

  • ssh 的取向是针对专业用户的,他们既可以通过用户名和密码认证身份,还可以通过一套公私钥来认证身份,而且服务器比较多,不需要 CA 认证,打在控制台自己看一下就行。通过私钥签名取代了用户名密码,还能够免密登陆。

其实区别就两个,一个是公钥是否 CA 认证,一个是认证身份使用用户名密码还是公私钥。

当然,他们用于的目的也不同,一个是网页的安全浏览的,一个是远程执行命令的。

https 和 ssh 因为不同的取向,在 RSA 的公私钥机制的基础上,发展成了不同的协议。东东也从普通的电脑用户成长为了一名专业的程序员。

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