TLS

TLS 协议

来讲讲密码学的东西，我们现在进入那些http开头的网页，我们的浏览器往往就会提示我们说，这个网页不安全。而现在安全的网页都至少是以https开头的，这多出的一个s就是TLS协议的缩写。

TLS 协议（Transport Layer Security，传输层安全协议。它其实兼用了对称加密和非对称加密(你不是说非对称加密就是叼吗，但是它慢，所以调和一下，俩都得用)。

对称加密

对称加密就是加密和解密使用相同的密钥。我们有明文和密码表，发送方就通过这样的方式加密成密文进行传输，接收方收到密文后，通过相同的密码表，对密文进行解密来得到明文。

这样的问题就是安全性低，首先，密码表必须在两个方向上都通行，如果中间人截获了密文，他就无法解密，其次，密码表容易泄露，如果有人获取了密码表，他就可以解密所有传输过来的密文。最后，随着算力的增长，攻击者可以暴力破解密码表，使得通信不再安全。(比如二战中的图灵机，我们现在的量子计算机都通过领先加密方式的算力暴力破解密码)

非对称加密

非对称加密就是加密和解密使用不同的密钥。我们有公钥和私钥，公钥是公开的，私钥是保密的。发送方使用公钥加密明文，接收方使用私钥解密密文，这样就保证了通信的安全性。

非对称加密的优点是，公钥和私钥是不同的，公钥可以公开，私钥只有发送方自己知道，这样就保证了通信的安全性。但是，非对称加密的缺点也很明显，首先，公钥和私钥的生成和配对过程比较复杂，需要花费大量的计算资源，其次，公钥的传输和存储也比较麻烦，第三，非对称加密的通信速度慢，因为需要多次加密和解密。

总结来说，非对称加密主打的就是一手公钥和私钥的艺术，私钥只能自己知道，而只有对应私钥才能开锁。

RSA 加密

基于非对称加密的 RSA 加密算法，是目前最常用的公钥加密算法。RSA 加密算法的基本思路是，选择两个大素数 p 和 q，计算它们的乘积 n=pq，计算出一个质数 e，使得 e 和 (p-1)(q-1) 互质，然后计算出一个整数 d，使得 ed=1 mod (p-1)(q-1)。

这种正向加密很简单，但是数字一大，反向解密的难度就非常大，即使动用量子计算机，也得好久。

DH 加密

核心就是生成一个仅通信双方知晓的密钥。DH 加密算法的基本思路是，双方各自生成一个随机数，然后用自己的私钥加密，发送给对方，对方用自己的公钥解密，得到对方的随机数，然后再用双方的随机数生成一个密钥，用这个密钥进行通信。

这种加密方式的优点是，通信双方不需要共享任何密钥，双方的通信可以直接进行，速度快。缺点是，通信双方必须事先协商好，协商过程比较麻烦，而且通信双方必须知道对方的公钥，否则无法通信。

数字证书

数字证书是用来证明公钥的合法性的。首先，我们需要有一个权威的证书颁发机构（CA），它是公认的，可以认证公钥的合法性。CA 会给公钥颁发证书，证书里面包含公钥的一些信息，比如公钥的哈希值、公钥的使用者、公钥的有效期等。

当浏览器访问一个https网页时，首先会向 CA 验证公钥的合法性，如果验证通过，浏览器就会生成一个随机的密钥，用公钥加密这个密钥，然后把密钥和证书一起发送给服务器。服务器收到密钥和证书后，会用私钥解密密钥，然后用密钥进行通信。这样就保证了通信的安全性。

总结来说，证书就是保存在源服务器当中，由权威机构发布的认证文件，里面包含公钥的一些信息，包括哈希值、使用者、有效期等。浏览器进行验证，成功后就可以信任进行访问，即公钥私钥的交换了。

TLS 握手

前置条件: 客户端已经验明了服务器的身份，也就是证书合法。

客户端发起请求，确定TLS版本，加密套件和第一随机数
服务器返回TLS版本，加密套件和第二随机数
客户端根据两个随机数生成一个预主密钥，并用服务器的公钥加密，发送给服务器
服务器用自己的私钥解密，得到预主密钥
这样两边都有了两个随机数和预主密钥，就可以生成一个相同的会话密钥
双方通过相同且唯一的会话密钥进行对称加密的通信，以提高通讯效率