SSL協議工作原理

在現代，A和B之間要進行安全，省心的網路通訊，需要經過以下幾個步驟

• 通過CA體系交換public key
• 通過非對稱加密演算法，交換用於對稱加密的金鑰
• 通過對稱加密演算法，加密正常的網路通訊

在實際中，非對稱加密只會用來傳遞一條資訊，那就是用於對稱加密的金鑰。當用於對稱加密的金鑰確定了，A和B還是通過對稱加密演算法進行網路通訊

因為非對稱加密演算法比對稱加密演算法要複雜的多，處理起來也要慢得多。如果所有的網路資料都用非對稱加密演算法來加密，那效率會很低。

1.什麼是對稱加密？

A和B會使用一個共享的金鑰，A在傳送資料之前，用這個金鑰對資料加密。B在收到資料之後，用這個金鑰對資料解密。因為加密解密用的是同一個金鑰，所以這裡的加密演算法稱為對稱加密演算法

常見的有：AES、DES、3DES

DES（Data Encryption Standard）：資料加密標準，速度較快，適用於加密大量資料的場合。

3DES（Triple DES）：是基於DES，對一塊資料用三個不同的金鑰進行三次加密，強度更高。

AES（Advanced Encryption Standard）：高階加密標準，是下一代的加密演算法標準，速度快，安全級別高；AES是一個使用128位分組塊的分組加密演算法，分組塊和128、192或256位的金鑰一起作為輸入，對4×4的位元組陣列上進行操作。AES是種十分高效的演算法，尤其在8位架構中，這源於它面向位元組的設計。AES 適用於8位的小型微控制器或者普通的32位微處理器,並且適合用專門的硬體實現，硬體實現能夠使其吞吐量（每秒可以到達的加密/解密bit數）達到十億量級。同樣，其也適用於RFID系統。
AES 本身就是為了取代 DES 的，AES 具有更好的 安全性

、效率 和 靈活性。

在以前，通過將對稱加密演算法的金鑰長度變長，來應對中間人攻擊。

但是A和B還是需要見面商量一個金鑰。

A不只與B通訊，還同時還跟其他10000個人進行網路通訊。A不可能每個人都跑去跟他們見個面，商量一個金鑰。

所以出現了非對稱加密演算法

2.什麼是非對稱加密？

非對稱加密使用兩個金鑰，一個是public key，一個是private key。通過一個特殊的數學演算法，使得資料的加密和解密使用不同的金鑰。因為用的是不同的金鑰，所以稱為非對稱加密

常見的有：RSA、DSA、ECC

RSA：是一個支援變長金鑰的公共金鑰演算法，需要加密的檔案塊的長度也是可變的。RSA演算法基於一個十分簡單的數論事實：將兩個大質數（素數）相乘十分容易，但是想要對其乘積進行因式分解卻極其困難，因此可以將乘積公開作為加密金鑰。比如：取兩個簡單的質數：89、97，得到兩者乘積很簡單8633；但是要想對8633進行因式分解，其工作量成幾何增加。

DSA（Digital Signature Algorithm）：數字簽名演算法，是一種標準的 DSS（數字簽名標準），嚴格來說不算加密演算法。

ECC（Elliptic Curves Cryptography）：橢圓曲線密碼編碼學。ECC和RSA相比，具有多方面的絕對優勢，主要有：抗攻擊性強。相同的金鑰長度，其抗攻擊性要強很多倍。計算量小，處理速度快。ECC總的速度比RSA、DSA要快得多。儲存空間佔用小。ECC的金鑰尺寸和系統引數與RSA、DSA相比要小得多，意味著它所佔的存貯空間要小得多。這對於加密演算法在IC卡上的應用具有特別重要的意義。頻寬要求低。當對長訊息進行加解密時，三類密碼系統有相同的頻寬要求，但應用於短訊息時ECC頻寬要求卻低得多。頻寬要求低使ECC在無線網路領域具有廣泛的應用前景。

非對稱加密的好處在於，現在A可以保留private key，通過網路傳遞public key。這樣，就算public key被C攔截了，因為沒有private key，C還是沒有辦法完成資訊的破解。既然不怕C知道public key，那現在A和B不用再見面商量金鑰，直接通過網路傳遞public key就行。

具體在使用中，A和B都各有一個public key和一個private key，這些key根據相應的演算法已經生成好了。private key只保留在各自的本地，public key傳給對方。A要給B傳送網路資料，那麼A先使用自己的private key（只有A知道）加密資料的hash值，之後再用B的public key加密資料。之後，A將加密的hash值和加密的資料再加一些其他的資訊，傳送給B。B收到了之後，先用自己的private key（只有B知道）解密資料，本地運算一個hash值，之後用A的public key解密hash值，對比兩個hash值，以檢驗資料的完整性。

非對稱加密的隱患：中間人攻擊

但是在一切的最開始，A和B要通過網路交換public key。如果C在中間攔截了呢？假設有這種情況，C攔截了A和B的public key，又分別用自己的public key發給A和B。A和B並不知道，他們還以為這個public key來自對方。當A給B發訊息時，A先用自己的private key加密資料的hash值，之後用C傳來的假的public key加密資料，再發出去。C攔截到之後，先用C自己的private key解密資料，C就獲取了A的原始資訊！之後，C可以篡改資料內容，再用自己的private key加密資料的hash值，用之前攔截的B的public key加密資料，再發給B。B收到以後，先用自己的private key解密資料，再用C傳來的假public key解密hash值，發現匹配。這樣，B收到了一條來自C的假的資訊，但是B還以為資訊來自於A。中間人攻擊仍然可能存在！

那如果有其他辦法能保證public key的真實性，A和B是可以不用見面交換public key的。

答案是CA證書

3.什麼是CA證書？

現實中，通過CA（Certificate Authority）來保證public key的真實性。

CA也是基於非對稱加密演算法來工作。

有了CA，B會先把自己的public key（和一些其他資訊）交給CA。CA用自己的private key加密這些資料，加密完的資料稱為B的數字證書。現在B要向A傳遞public key，B傳遞的是CA加密之後的數字證書。A收到以後，會通過CA釋出的CA證書（包含了CA的public key），來解密B的數字證書，從而獲得B的public key。

但是等等，A怎麼確保CA證書不被劫持。C完全可以把一個假的CA證書發給A，進而欺騙A。CA的大殺器就是，CA把自己的CA證書整合在了瀏覽器和作業系統裡面。A拿到瀏覽器或者作業系統的時候，已經有了CA證書，沒有必要通過網路獲取，那自然也不存在劫持的問題。

現在A和B都有了CA認證的數字證書。在交換public key的階段，直接交換彼此的數字證書就行。而中間人C，還是可以攔截A和B的public key，也可以用CA證書解密獲得A和B的public key。但是，C沒有辦法偽造public key了。因為C不在CA體系裡面，C沒有CA的private key，所以C是沒有辦法偽造出一個可以通過CA認證的數字證書。如果不能通過CA認證，A和B自然也不會相信這個偽造的證書。所以，採用CA認證以後，A和B的public key的真實性得到了保證，A和B可以通過網路交換public key（實際是被CA加密之後的數字證書）。

除非有種情況，A內建的CA證書被篡改了，例如A使用了盜版的系統，“優化”了的非官方瀏覽器，或者被病毒攻擊了，那這個時候，A有可能會認可非CA認證的數字證書，C就有機會發起中間人攻擊。所以，用正版至少是安全的。

4.SSL協議的具體流程

• 使用者向web伺服器發起一個安全連線的請求

• 伺服器返回經過CA認證的數字證書，證書裡面包含了伺服器的public key

• 使用者拿到數字證書，用自己瀏覽器內建的CA證書解密得到伺服器的public key

• 使用者用伺服器的public key加密一個用於接下來的對稱加密演算法的金鑰，傳給web伺服器

• • 因為只有伺服器有private key可以解密，所以不用擔心中間人攔截這個加密的金鑰

• 伺服器拿到這個加密的金鑰，解密獲取金鑰，再使用對稱加密演算法，和使用者完成接下來的網路通訊

現在使用者知道自己訪問的網站是正規的網站，否則使用者瀏覽器會報錯說不能用CA證書解析。伺服器通過CA授予的數字證書自證了身份。但，這裡的安全隱患在於，伺服器怎麼知道訪問者就是真使用者呢？之前介紹的雙向認證是可以通過數字證書驗明使用者的正身，現在使用者為了省錢沒有數字證書。這種情況下一般是通過使用者名稱密碼來確認使用者。所以，大家要保管好自己的密碼。