前言

加密通信是网络安全领域的关键技术之一，也广泛应用于现代网络服务器和客户端之间的通信。web技术诞生之初，服务器和客户端的通信是基于明文的，也就是HTTP 1.0。随着技术的发展，HTTPS逐渐取代了HTTP，HTTPS协议可以保证数据不会被泄露或篡改。所谓HTTPS就是HTTP+TLS/SSL。本文采取图片交谈的形式，向大家展示加密通信的发展史和原理。最后，总结了现代网络技术中采用的加密通信机制。

古代-明文

杰克和罗斯这对夫妇直接用纯文本交流。一是技术原因，二是隐私保护意识可能不明显。

详细说明Web服务器和客户端加密通信的实现原理和演进历史

明文通信

古代——对称加密

一天，杰克和罗斯发现他们的悄悄话被别人偷听了。于是，他们讨论了一个办法:商定一套只有他们两个人知道的规则，并对通信内容进行加密。这样，即使通信内容被劫持，没有密钥也看不到原来的通信内容。这种方法也称为对称加密。

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一个密钥，对称加密

中世纪-不对称加密1.0

很久以后，人们发现对称加密有一个问题，就是双方必须知道公共密钥，必须见面才能完成加密通信。有什么方法可以实现不见面的加密通信？数学家给出了答案。

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不对称加密1.0

杰克和罗斯在本地生成一对密钥，分别是公钥和私钥。在通信开始之前，双方交换自己的公钥。交换后，杰克知道公钥2，罗斯知道公钥1。

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不对称加密1.0-交换各自的公钥

为什么要用一对钥匙？

让我们看看杰克是如何加密数据的:

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不对称加密1.0-发送方加密数据

发送方根据信件的内容，使用哈希算法生成一个Digest，然后用自己的私钥1加密生成数字签名(汉学)，然后与信件一起发送数字签名。

罗斯如何处理收到的加密邮件:

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不对称加密1.0-接收方解密数据

罗斯收到杰克的加密信件后，使用与杰克相同的哈希算法对信件内容进行哈希运算，得到摘要a，然后用之前收到的杰克的公钥(即公钥1)对汉学文件进行解密，得到摘要B..比较摘要A和摘要B，如果摘要A和摘要B相等，说明信的内容没有被篡改。

虽然非对称加密比对称加密方便得多，但是双方都可以实现加密通信，不需要见面。但是还有一个问题:在交换公钥的过程中，很容易被第三方黑客劫持。黑客截获双方的公钥后，伪造了两个公钥分别发送给杰克和罗斯，然后通信内容被完全泄露。

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不对称加密1.0-公钥被劫持

现代-不对称加密2.0

为了解决非对称加密的弊端，科学家们想出了一个办法，就是引入CA(证书颁发机构)。CA的意义在于保证公钥的真实性。

CA有两个功能:一是颁发CA证书；二是制作数字证书。具体怎么做？

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非对称加密2.0——ca的作用

CA自己生成一对公钥和私钥(私钥是绝对保密的，不能泄露)。CA证书是客户端使用的(这里对应Rose)，简单来说就是CA的公钥。CA证书通常内置于客户端的浏览器或操作系统中。

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不对称加密2.0-数字证书的生成

数字证书的目的是用CA的私钥对web服务器的公钥(这里对应Jack)进行加密，如上图所示。杰克拿到CA的数字证书后，把信内容和数字Sinature(汉学)打包发给Rose。

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非对称加密2.0-解密过程

Rose在获得加密数据后，用ca certificate中的CA公钥对数字证书进行解密，然后用Jack的公钥1对汉学进行解密，获得Digest B..以下过程与非对称加密1.0时代相同。

现代网络技术中的加密通信机制综述

以上宏观介绍了加密通信的实现原理和演化历史，其中哈希算法、公钥和私钥生成方法有多种实现形式，有兴趣的同学可以进一步研究。值得注意的是，虽然非对称加密是最理想的加密方式，但其实现复杂度较高，浪费系统资源。因此，在现代web加密通信中，数据传输采用对称加密，对称加密中使用的密钥是基于非对称加密2.0技术传输的。具体流程如下:

客户端向网络服务器发起安全连接请求

服务器返回一个由CA认证的数字证书，其中包含服务器的公钥(注意:服务器的公钥是可以的，而不是CA的公钥)

客户端获取数字证书，并使用内置在其浏览器中的证书颁发机构证书(包括证书颁发机构公钥)对其进行解密，以获取服务器的公钥

客户端使用服务器的公钥为下一个对称加密算法加密一个密钥，并将其发送给web服务器(因为只有服务器有私钥要解密，所以不需要担心中间人拦截这个加密的密钥)

服务器获取加密的密钥，解密得到密钥，然后使用对称加密算法完成与用户的下一次网络通信