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你管这破玩意叫 HTTPS

发布时间:1 个 月 前 栏目:行业问答详情 浏览:

我和小宇早恋了,上课的时候老说话

老师把我们的座位分得很远,我在第一排,她在最后一排,我们中间隔了很多人。

但我们还是想通过传纸条的方式交流。

我们中间的那些同学,虽然坏心思比较多,但好在可以保证将纸条传递到位,于是我们用传纸条的方式,一直秘密交流着感情。

但好景不长,我们渐渐发现,中间这些同学特别不靠谱,出现了以下两种恶劣的行为:

偷看纸条,把我们的小甜蜜作为他们饭后的谈资。

篡改内容,让我们之间产生了好多误会。

这还了得,我必须得想个办法才行!

 

单钥匙锁

 
 
 

 

于是我发明了一个盒子,并且给这个盒子配了一把锁和一把钥匙

这把锁与普通的锁不太一样,解锁需要钥匙,同时上锁也需要钥匙

我把这个钥匙复制了一份,给到小宇,这样我每次给她写完小纸条之后,都把纸条放在盒子里,用钥匙把它锁起来。

小宇收到这个盒子后,用钥匙解锁,才能拿出里面的纸条。

同时如果小宇想给我回纸条时,也需要把纸条放在盒子里,并且用钥匙加锁,再传给我。

这样,由于中间的同学没有钥匙,就无法偷窥里面的内容了,也无法篡改里面的内容,问题完美解决。

但好景又不长,由于之前我把钥匙给小宇时,也是通过同学传递过去的,有个同学当时就偷偷又复制了一份,因此拿到了一个钥匙。

于是他每次收到我传给小宇的盒子的时候,就先用钥匙解锁,偷看内容,有的时候甚至还修改内容,放回盒子,然后再用钥匙锁起来。

这还了得,我必须得再想个办法才行!

 

双钥匙锁 - 防篡改

 
 
 

 

我绞尽脑汁,通宵达旦了好几天,终于发明出了一把特别神奇的锁。

与这个锁相对应的有两把不同的钥匙 A 和 B,神奇的地方就在于,用钥匙 A 加锁,必须用钥匙 B 才能解锁。反过来用钥匙 B 加锁,必须用钥匙 A 才能解锁。

我对我的这个发明非常满意!感觉可以申请专利了!

我给这个锁起了个名字叫双钥匙锁,那自然之前那个简单的锁,就叫单钥匙锁

而双钥匙锁这种加解锁的方式,我给起了个名字,叫非对称加解锁,自然,那个单钥匙锁对应的方式,就叫对称加解锁咯。

有了这个发明,我只需要把钥匙 B 给小宇,我每次写纸条时先用钥匙 A 进行加密,然后盒子到了小宇那里,她只需要用钥匙 B 解密,即可看到我的内容了。

这个钥匙 B 被人复制了一份也没关系,坏人只能用钥匙 B 打开盒子偷看我的内容,但是他如果想篡改内容,必须用钥匙 A 才能把盒子锁住,而钥匙 A 一直在我手里,从来没有传递过,没人知道。

当然,坏人也可以用钥匙 B 把盒子锁住,但用 B 锁住的盒子,只能用 A 去解锁,所以如果小宇用自己手里的 B 解锁时,发现解不开,就知道内容被人篡改了。

现在,内容篡改的问题就完美解决了。

还有内容被偷看的问题还没解决,也就是内容泄漏。

 

双钥匙锁 - 防泄漏

 
 
 

 

我灵机一动,想到了办法。

我发现,小宇那边已经有了钥匙 B,如果小宇用 B 去加锁,只有钥匙 A 能解锁,而钥匙 A 只有我这里有,这样小宇用钥匙 B 加锁的纸条,就没有任何人能看到并且篡改了!

图片

就着这个思路,因为我们完全是对称的关系,所以只要小宇那边再造一个类似的神奇的锁,然后分配两把钥匙 C 和 D。

然后小宇把钥匙 D 给我,自己保留钥匙 C,这样我只要用钥匙 D 加锁我的内容,就只有小宇能解开了!

这样,就保证了双向的通信安全!中间的坏同学们既无法阅读我们的内容,也无法篡改我们的内容,因为会被我们发现。

但好景又不长,我们发现,这个双钥匙锁由于设计的太过复杂,导致加锁解锁的效率实在是太低了,每次传一个纸条都要费好大劲加锁再解锁,极大降低了我们每天交流的次数,很不爽。

这还了得,我必须得想个办法才行!

 

单双钥匙锁相互配合

 
 
 

 

我记得当初用那个单钥匙锁的时候,效率就挺高的,只是因为传送钥匙的过程中容易被坏人偷看到,复制一份出来,就可以监听和篡改我们后续的通讯了。

那我们能不能用双钥匙锁的安全性,把单钥匙锁的钥匙安全地传送给对方,然后之后再用单钥匙锁,高效率地通信。这样,安全性和效率就都有了保证!

我赶紧想出了一个绝妙的方案!

1. 由小宇设计一个双钥匙锁,配两把钥匙 C 和 D,然后把钥匙 D 给我。
2. 我这边准备一个单钥匙锁,配一个钥匙 M,把它放在盒子里,用小宇给我的钥匙 D 加锁,传给小宇。
3. 传送过程中,由于钥匙 D 加锁的盒子只能用钥匙 C 解锁,所以中间人无法查看和篡改内容,最终钥匙 M 被安全传送到小宇那边。
4. 此时,我们双方都有了钥匙 M 和与之对应的单钥匙锁,而且这个钥匙 M 谁都不知道。
5. 在此之后,我们用钥匙 M 去加密我们的信息,对方用钥匙 M 解密我们的信息,达成了安全通信的条件。

简单说就是,小宇给了我把钥匙 D,我用 D 加锁我的 M,传给小宇,之后我们用钥匙 M 进行对称加解锁的方式进行通信

当然,中间的坏蛋,可以在小宇给我钥匙 D 的时候,偷偷换成别的钥匙 E,但我用 E 加锁我的钥匙 M 之后,小宇是无法用钥匙 C 解锁的,也就知道中间有人动了手脚,那我们就停止我们的通信。

也就是说,中间人可以阻止我们的通信,但是却再也无法偷窥和阅读我们的通信内容了

太绝了!我们居然在中间人完全不可靠的通信链路上,实现了安全的通信,这简直不可思议!

但好景又不长。

有个又坏又聪明的坏蛋,居然也研究出了这种双钥匙锁的技术!

这些坏蛋给自己也准备了一个双钥匙锁,并且配置了两把钥匙 X 和 Y。

此时他在我们原来的通信方式上,做了这么个事。

1. 由小宇设计一个双钥匙锁,配两把钥匙 C 和 D,然后把钥匙 D 给我。
2. 这个人没把钥匙 D 给我,而是把自己造的钥匙 Y 给了我,但我以为这是小宇给我的呢。
3. 我这边准备一个单钥匙锁,配一个钥匙 M,把它放在盒子里,用小宇给我的钥匙(其实是坏蛋给我的钥匙 Y)加锁,传给小宇。
4. 这个人收到加锁后的盒子,用自己的钥匙 X 轻松解了锁,因为这个锁是被 Y 锁的嘛~解锁后取出里面的钥匙 M,复制了一份,然后再用小宇的钥匙 D 加锁。
5. 小宇用 C 解开了锁,得到里面的钥匙 M,这个的确是我给的,但小宇不知道此时已经被坏人知道了,与此同时我也不知道这个事。
6. 于是我们用钥匙 M 加锁解锁通信,坏蛋也同样用钥匙 M 来偷窥或篡改我们的信息。

简单说,就是,我以为我是用小宇的钥匙加密,但却是坏蛋的。小宇以为是我用她的钥匙加密后传给她的 M,因为她解得开,但却是坏蛋伪装的。我们双方都不知情。

坏蛋也真是卷啊,这么精妙的设计也能想出来,只是为了偷窥我和小宇的小纸条,果然八卦是人类的第一生产力。

这肯定不行,我必须又得想个办法才行。

 

找班长做公证

 
 
 

 

我苦思冥想,找到了一个解决思路。

首先我们至少有一次,就是第一次传输的那把钥匙,是无法进行加密的,会被中间的所有人看到,这个是无法避免的,否则就一直套娃了。

但是我们能不能做到,可以让对方看到,但却无法篡改呢

也就是说,坏蛋传给我假钥匙 Y,我可以知道这个是坏蛋的呢?

只靠我们两个,几乎不可能,于是我求助了班长

我让班长也准备了一个双钥匙锁,然后配置了两把钥匙 J 和 K,然后把钥匙 K 公开让所所有人都知道。

小宇在第一次准备给我钥匙 D 时,不再直接给我了,而是找班长,把钥匙 D 放在一个盒子里,让班长用自己的钥匙 J 给加锁。

然后小宇把这个用钥匙 J 加好锁的盒子传给我,我用班长公开的钥匙 K 解锁盒子,就可以得到小宇的钥匙 D 了。

图片

这样,中间的坏蛋可以用公开的钥匙 K 把盒子打开,看到小宇准备给我的钥匙 D。

但是,他们却无法把自己伪造的钥匙 Y 传给我,因为要想加锁这个盒子,必须有钥匙 J 才行,而钥匙 J 只有班长知道。

也就是说,目前这个内容,中间的坏蛋们只能看,不能修改了!

如果不能修改,我就能成功用小宇给我的真正的钥匙 D 加锁我们之后要通讯用的钥匙 M,于是这个钥匙 M 就被安全地传给了小宇,我们之后就可以用这个谁也不知道的钥匙 M,和配套的单钥匙锁,愉快地聊天了!

可是如果班长同坏蛋勾结,把 J 泄漏或者卖给了坏蛋怎么办呢?那没辙,说明他不配当班长!

 

这么多钥匙傻傻分不清了

 
 
 

 

这个环节涉及到很多钥匙

我的单钥匙 M:用来之后我和小宇对称加锁方式通信用的,需要想办法安全传给小宇
小宇的双钥匙 CD:用来让我安全把 M 传给她,做法是把公开的钥匙 D 传给我,我用钥匙 D 加锁我的 M,这样只有她才能用自己的保密钥匙 C 解开,中间人无法得知。
坏蛋的双钥匙 XY:用来传给我伪造的钥匙 Y 让我误以为这是小宇传给我的钥匙 D。
班长的双钥匙 JK:用来加锁小宇的钥匙 D,防止中间的坏蛋篡改这个值。

这在安全领域,分别对应对称加密非对称加密

单钥匙就是对称加密,对称加密的速度很快,可以用于传输过程中的数据加密,防止中间人查看和篡改信息。但是如何将对称加密的秘钥安全传递过去,个问题。

双钥匙就是非对称加密,非对称加密的速度慢,可以用于加密少量数据,同时也可以用于签名防止篡改,为什么呢?看后面。

非对称加密的秘钥中,公开让别人知道的就是公钥,比如小宇的钥匙 D 或班长的钥匙 K 等。

留在自己这里不让别人知道的就是,比如小宇的钥匙 C 或班长的钥匙 J 等。

既可以用私钥加密数据,公钥解密数据。也可以用公钥加密数据,私钥解密数据。

公钥加密,私钥解密,这个叫加密,是为了保证内容安全,因为私钥只有自己知道,是为了保证这个信息不被中间人解开。

私钥加密,公钥解密,这个叫签名,是为了防止内容被篡改,因为公钥所有人都知道,所有人都能看到这个信息做验证。

但是,如果想篡改,就必须得篡改原文信息后,用私钥加密,才能得到原来的效果,可惜私钥是不公开的。

还有一种不可逆的哈希函数,这个叫摘要,是无法解密的,这个之后再说。

在刚刚的环节中,首先小宇让班长用私钥 J 加密自己的公钥 D,传给我,这是私钥加密公钥解密,这个目的就是签名,防止公钥 D 在传输过程中被别人篡改。

我得到了公钥 D 之后,加密我的对称加密的秘钥 M,传给小宇,这是公钥加密私钥解密,这个目的是加密,为了让中间人不知道我的 M 是什么。

当然,我们之后的数据传输过程,也可以用这种非对称加密的方式玩,但可惜,非对称加密的复杂度非常高,性能非常低,因此仅仅适合这个传递秘钥 M 的过程,数据量很小,而且仅仅一次。

再之后的传输,就通过我们协商好的对称秘钥 M 进行传输,这个也是加密,与公钥加密私钥解密的目标是一致的,只不过适合的场景不同,对称加密的效率比非对称加密高出好几个数量级。

 

HTTPS

 
 
 

 

我和小宇传纸条这个过程,就是 HTTPS 的工作原理。

哦不对,这句话重说一遍,这个破玩意,就是 HTTPS

我就是客户端,小宇就是服务端,班长就是 CA 机构,中间那些坏蛋同学就是传输链路,用以标明传输链路很不靠谱,有很多中间人想要搞破坏,或者偷窥我们的信息。

只不过,HTTPS 的细节更多些,但大体的思路和我们今天传纸条是一致的。

你管这破玩意叫 HTTPS
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