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SSL证书详解

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在访问众多的网站中，相信大家都有遇到过下面的场景：

ssl

一般遇到这种情况，大多数都是点击高级继续访问，类似那种无视风险继续安装的意思。但其实这是浏览器在向你发出的一种警示信号，告诉你：访问这个IP地址的网站是不安全的。那么浏览器是如何得知的呢，答案就是证书。

SSL协议​

首先我们先了解一下ssl协议：

SSL（Secure Sockets Layer）协议是一种用于在计算机网络上安全传输数据的协议。它使用加密技术来确保在客户端和服务器之间传输的数据是安全的，不会被未经授权的人员窃取或篡改。通常用于保护网站上的敏感信息，例如登录凭据、信用卡信息等。

也就是说，这是一个信息传输过程中的安全加密协议，防止黑客的攻击，信息的泄露等。上图中的提示信息是如此，也是http+ssl协议实现了这样的效果。

工作原理是通过在客户端和服务器之间建立安全的连接，然后使用加密算法对数据进行加密和解密。这样可以确保在数据传输过程中，即使被截获，也无法被破解。

那么此时就有一个问题，如何去让一个服务，或者服务器得到信任呢？

CA证书​

CA证书用来标识服务器的一个合法身份，可以理解为的居民身份证。

如何判断一个人是否是合法的中国公民 ----- 身份证

如何判断一台服务器是否是合法的 ----- CA证书。

现实生活中，身份证是由公安机颁发，那么一个人要拿到身份证，一般要经过以下流程：

person_card

服务器领域中，CA证书是由CA机构（Certificate Authority，凭证管理中心）颁发的，那么要拿到CA机构颁发下来的证书，与上方的流程类型：

ca_card

申请证书​

根据上图，申请证书步骤如下：

注：以下都是模拟证书的生成过程，真实情况一般不需要这么复杂，掏钱就行。

  1. 我们需要生成私钥，即非对称加密技术（下文会讲解）。
openssl genrsa -out cert.key 1024
  1. 创建证书申请文件.csr
openssl req -new -key cert.key -out cert.csr
# 在这一步骤中， 需要我们输入申请信息：国家，地区，组织，email等。

csr

  1. CA签发证书
openssl x509 -req -days 365 -sha256 -in cert.csr -signkey cert.key -out cert.pem
# 注解：
# -days 365：证书有限期365天
# -sha256：使用 SHA-256 哈希算法来对证书进行签名
# -in cert.csr：指定申请文件路径
# -sign cert.key：指定用于签名 CSR 的私钥文件的路径和名称
# -out cert.pem：指定生成的证书文件的路径和名称

至此，在你的目录下，会多出来以下文件：

# cert.key：服务器私钥文件。
# cert.csr：证书申请文件。
# cert.pem：pem格式的证书文件，其中包含私钥，证书等秘密数据。

证书后缀​

有的时候，你会遇到这两种后缀的证书：.pem；.crt。二者都是证书文件扩展名，主要区别如下：

  1. PEM格式是一种基于Base64编码的ASCII文本格式，可以包含证书、私钥等多种格式的加密信息。

  2. PEM格式的证书常常用在Unix/Linux系统中，在Apache、Nginx等服务器软件中也广泛使用。

  3. CRT格式是一种二进制编码格式，主要用于Windows操作系统中的程序中，并且通常只包含证书信息。

所以当看到这两种后缀的证书时，不要懵，其实都是证书文件。

非对称加密​

对称：左右两边的图案，符号，数据等是一致的，称之为互相对称。那么在这里的左和右，可以理解为客户端和服务器，需要一致的对象是密钥，可以理解为同一把钥匙，才能解开数据。这种方式我们称之为对称加密。

非对称：左右两边的图案，符号，数据等是不一致的，称之为非对称。那么在这里的左和右，可以理解为客户端和服务器，需要的对象是不同的密钥，才能解开数据。这种方式我们称之为非对称加密。

在非对称加密中，密钥需要两个：公钥，私钥。

  • 公钥：顾名思义，就是公开的密钥，大家都可以得到。公钥负责加密数据
  • 私钥：不对外公开，特殊加密过的密钥。私钥负责解密数据

只要通过私钥解开了公钥加密过的数据，那么就表示是被信任的，数据安全隧道才会建立。

encryption

HTTPS工作原理​

至此，我们知道SSL证书是为了解决数据明文传输不安全的风险：窃听风险，篡改风险，冒充风险。

以HTTP为例，在未通过SSL加密时，数据传输模式：

image-20240220093754487

为了解决上述的问题，使用SSL进行数据加密传输，一开始是采用的是对称加密，但是这一方式还是存在安全风险。

因为对称加密使用一对相同的密钥进行加密，解密。且密钥的传输是放在报文当中，也会使得中间人拦截，并篡改报文中的真密钥，返回假密钥给到客户端。

那么如何保证数据的加，解密是唯一性的，且到达客户端的公钥是正确的呢？答案就是上文说到的非对称加密和证书。

一图胜千言：

procedure

根据图中描述可知，文章开头出现的情况，属于Client（浏览器）得到的证书是未被验证通过的，未知的证书。

结语​

随着时间的转变，技术的迭代更新，SSL也出现了安全问题。后续出现了它的继任者--TLS协议，该协议在SSL的基础之上发展而来，得到了进一步的改进和优化。

总之，SSL/TLS协议可以实现加强数据在传输过程的安全，不被窃取，监听等。在对安全性要求高的场景下，还会用到专业的安全硬件设备。毕竟数据是所有。

参考链接：

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