我正在参加「掘金·启航计划」。
前段时间详细看了网络上关于https传输和数字签名、数字证书等博文，特此整理文章并做总结以作学习和日后复习。
一、引言
https，即超文本传输安全协议（Hypertext Transfer Protocol Secure），是由 HTTP 加上 TLS/SSL 协议构建的可进行加密传输、身份认证的网络协议（TLS是在SSL基础上扩展的），主要通过数字证书、加密算法、非对称密钥等技术完成互联网数据传输加密，实现互联网传输安全保护。本文首先对数字签名、数字证书、CA、对称加密和非对称加密作介绍。
二、数字签名、数字证书、和CA的概念
我们在上网的时候，对于陌生的网站由于怀疑对方身份的可靠性，会借助数字证书进行身份认证，而为这个可靠性担保的就是CA机构。完成身份认证便可以进行进一步的通信。在客户端浏览器和服务端进行通信的过程中，通信的讯息是有可能被不法不良的中间人截取伪造的，此时借助数字签名技术便可以验证服务端传送的信息没有被篡改（不可抵赖性）；同时为了避免私密信息在传输过程被泄漏，通信双方将使用非对称加密+对称加密的方式对明文隐匿。
2.1 数字签名
概念
- 数字签名：是发送者（客户端）对发送的明文先使用摘要算法，即单向散列函数算法生成一个固定长度的摘要（digest），摘要是一个hash值。接着再使用发送者的私钥对摘要进行加密，然后把加密的摘要和发送者的公钥发送给请求者（客户端）。
- 简单地说，数字签名就是
摘要+公钥。
验证过程
- 数字签名的验证过程：
客户端在拿到数字签名后，用发送者的公钥解开被加密的摘要，得到这个哈希值hash1，这是第一步。第二步是客户端再对服务端发来的明文，使用摘要算法得到一个摘要哈希值hash2，比对hash1和hash2。如果这两个hash相同，那么就说明发送内容没有被篡改，即体现不可抵赖性。
疑问引出
-
使用单向散列函数生成的摘要，是不可能逆向推导出原明文的，为什么还要进行加密呢？
- 这是因为，恶意的中间人可能根本不想知道传输的内容，只想为了使接收端信任发来的内容是可信的而已，但是内容可能是中间人伪造的（发送伪造的明文和对应的digest）。但是如果摘要需要进行加密，中间人用他自己的私钥进行加密后，接受端用发送方的公钥是解不开的。所以数字签名可以保证内容确实是由发送方发送的，而且内容没有被篡改。
-
如果恶意中间人或发送方伪造公钥，替换成自己的欺骗接收方怎么办？
- 如果公钥被第三方替换，那么按照上面的流程也将验证通过，但是此时验证的内容将是伪造的不良信息。问题的根源就在于这个公钥的可靠性不确定。因此，CA机构和数字证书诞生。
2.2 CA机构
CA(Certification Authority)也叫“证书授权中心”。它是负责管理和签发证书的第三方机构，作用是检查证书持有者身份的合法性，并签发证书，以防证书被伪造或篡改。它是受大家信任的第三方，简单的说就是为发送者的可靠性和发送者的公钥做担保。
2.3 数字证书
数字证书(digital certificate)是由CA签发的一种较为权威与公正的电子文档。证书的内容包括：CA的信息，公钥用户的信息，服务端的公钥，CA的签名和有效期等等。
- 根证书和中间证书
中间证书由CA签发，它和根证书是层级关系，可以有多个中间证书。可以通过证书中对应的域找到它的上一级证书。 - 此外证书也可以自己制作，自己给自己颁发，而它并不是权威的CA，如果你信任这些网站，就需要在自己的电脑上下载他们的证书安装，比如某些银行的网站，经常需要先安装证书。
验证过程
一般来说，我们的电脑上面会安装一些信任的证书，windows可以在开始运行中输入certmgr.msc来查看自己的电脑里安装了哪些证书。
- 首先接收方会有CA颁发的可信任的根证书或中间证书，客户端即接收端使用
https访问网站时，服务端先返回自己的证书（包含服务端公钥和其他信息如颁发机构，过期时间等等）。 - 客户端用
CA的公钥解密证书，得到服务端的公钥。 - 因为
CA的介入，这时候客户端得到的就是有保证的公钥了，那么再使用上面提到的数字签名技术就没有问题了，能够保证发送内容是客户端发送的并且没有被篡改。
2.4 非对称加密和对称加密
- 非对称加密：存在一对密钥，即公钥和私钥。私钥保存于服务端，绝不可泄露。公钥指的是公共的密钥，对任何人公开。用公钥和私钥可以互相加解密。
- 对称加密：信息的发送方和接收方使用同一个密钥去加密和解密数据，密钥泄漏加密算法即失效。
三、https传输过程
- 首先用户在浏览器里输入一个https网址，客户端发起https请求，连接到server的443端口。
- 服务端传送证书给客户端，证书包含证书的颁发机构，过期时间，网址，公钥等。
- 客户端解析证书。由客户端的TLS来完成的，首先会验证公钥是否有效，比如颁发机构，过期时间等等。
- 如果发现异常，则会弹出一个警告框，提示证书存在问题。
- 如果证书没有问题，那么就生成一个随机值私钥client key。然后用证书公钥对该随机值进行加密。
- 传送对称加密密钥。把随机生成的client key加密后发送给服务端，使其获得这个私钥，以后客户端和服务端的通信就用这个私钥进行对称加密通信。
- 图例示意https传输过程
以上是对https传输过程的浅析，以及对相关概念的阐述。欢迎大家阅读指正。
