https为什么是安全的？通俗易懂讲解非对称加密，数字签名与数字证书

这几天在看django源码，发现一些关于加密的问题，因此结合已知的一点密码学知识跟几个小时的网上查找，总结出了此文章。

我们都知道https就是http上使用了加密，因此在chrome上，会标记http是不安全的，因为它是明文传输的，而https是安全的。那么，为什么https是安全的呢？它的传输究竟是怎么做的？下面我们需要先普及几个概念

明文传输

http，就是使用的明文传输，也就是没有任何加密，你的账号密码直接在报文上可以看到，又由于我们的数据包是经过各种转发到达的，因此也就是说，客户端到服务器走过的数据链路都知道了你们的发啥。简单来说，这其实就是小学时上课的传纸条啊！结果传纸条路径上的所有人都知道了你们再聊啥，要是聊到什么深度的问题，咳咳。

对称加密

为了不让其他人随便看你们的通信，加密是必须的，最容易想到的就是对称加密，即两人约定使用一种加密算法跟同样的秘钥。对称加密就是两个人使用同一种秘钥p。

由于计算机中加密算法就那么几种，因此需要使用秘钥，保证让黑客暴力难以**，举个简单的比如两个写信的小男孩规定每个字母往后移两个，如a变c。变音就是加密算法，这个2就可以当成秘钥，因为别人不知道你往后变几个音

假设甲是服务器，乙是客户端浏览器。

甲先把文件用对称加密。有两个重要参数，一个是算法，一个是秘钥p。

此时需要把这两个东西给乙。这份报文是可以加密给了，可是一开始秘钥不可能加密再给乙啊，不然一开始乙都不知道怎么加密的，怎么获得秘钥，直接明文给被获取又凉凉。因此https是这么做的，将对称加密的秘钥p用非对称加密来传输。传输之后，就一直用对称加密进行报文的通信就行了。

因此，这里解决了的是，后续报文的通信问题。但有第一次传输对称秘钥的问题

https使用数字签名与非对称加密（准确来说数字证书包括这两项）来发送秘钥（可能你会问为什么不使用非对称加密直接加密报文，原因是，非对称加密速度太慢，比对称加密慢100-1000倍。没必要，用非对称加密来传输对称加密使用的秘钥p，之后用对称加密进行通信就行了）。

非对称加密

非对称加密有公钥跟私钥，公钥加密的必须用私钥才能解密，私钥加密的用公钥才能解密。

跟对称加密的区别就是一把加密，只能用另一把解密，因此是非对称的。

甲有自己的公钥跟私钥r1跟b1，乙也有自己的公钥私钥r2跟b2。甲发消息时，就用公钥b1进行加密，再发出去。这样，就只有乙才能解密了，因为它有私钥r2。反之亦然，这样就保证了报文内容的安全性。

因此一开始由甲把自己的公钥r1明文发送给乙，乙自己随机生成一个对称秘钥r2,b2，并用b1将b2加密后发送给甲，甲用r1进行解密，得到b2。这样乙就有自己的秘钥r2,b2跟甲的公钥b1，甲也有自己的秘钥跟乙的公钥b2

（下图蓝色代表甲的，橙色代表乙的）

第一次发送的报文内容是安全不会被暴露了，那么问题来了，要怎么证明报文没有在中途被替换，确实是甲发过来的？这里就要用到数字签名了。

数字签名

因此甲把文件使用hash算法（一般使用不可逆的hash算法，如MD5），得出摘要，这个摘要没有语义，无法从摘要退出原理报文的信息，而且摘要一般比报文短很多，这样解密就会比较快，摘要在文件发生任何改变时，都会改变，也就是说篡改内容时生成的摘要也会变，因此摘要主要用来验证是否相等。

这时候甲再将摘要用私钥r1加密，这个加密后的摘要就是数字签名。注意数字签名是用私钥进行加密的，而不是用公钥加密的。

然后将报文+数字签名发给乙。乙将报文用自己的私钥r2进行解密，再用甲的公钥b1对数字签名进行解密。然后将解密后的文件用hash得出摘要，再与数字签名的结果进行对比，如果摘要相同，就证明是甲发的。

因为数字签名用的是甲的公钥b1解密的，因此加密的人一定是甲。这里证明的是，发过来的文件是公钥b1对应的私钥r1发过来的，中间没有被篡改。

（下图，蓝色是甲的秘钥，橙色是乙的秘钥）

数字证书

问题又来了，怎么确认这个公钥是甲的而不是别人的，即是说，r1的拥有者一定是甲呢？

这就有了"数字证书"（Digital Certificate）。甲需要发送自己的数字证书给乙证明自己就是甲，不是其他人。

两人无法互相相信时，此时就需要一个权威的第三者，这是一个签发数字证书的权威机构，叫”证书中心"（certificate authority，简称CA）。

要有这个机构的数字证书，才能进行身份认证，认证证书不仅包括了公钥，还包括了域名，签发机构，有效期，签名等，CA机构的认证很严格，跟我们的身份认证一样，因此可以相信。数字证书就像身份证，CA机构就是派出所。甲作为服务器一端，需要把自己的证书给乙看。然后乙到CA查看此证书是否是真实的。就相当于某人出示身份证，你就到派出所查看这个身份证是否是真的。

证书=公钥+申请者与颁发者信息+签名。

此外，CA机构还会提供双方公共的时间戳，过期时间以及随机数等。防止一方以时间不对而不承认签名。