提示：文章写完后，目录可以自动生成，如何生成可参考右边的帮助文档

原文链接：
https://zhuanlan.zhihu.com/p/36981565

https://github.com/openssl

SSL

SSL：（Secure Socket Layer，安全套接字层），位于可靠的面向连接的网络层协议和应用层协议之间的一种协议层。SSL通过互相认证、使用数字签名确保完整性、使用加密确保私密性，以实现客户端和服务器之间的安全通讯。该协议由两层组成：SSL记录协议和SSL握手协议。

TLS：(Transport Layer Security，传输层安全协议)，用于两个应用程序之间提供保密性和数据完整性。该协议由两层组成：TLS记录协议和TLS握手协议。

SSL是Netscape开发的专门用户保护Web通讯的，目前版本为3.0。最新版本的TLS 1.0是IETF(工程任务组)制定的一种新的协议，它建立在SSL 3.0协议规范之上，是SSL 3.0的后续版本。两者差别极小，可以理解为SSL 3.1，它是写入了RFC的。

SSL (Secure Socket Layer)

为Netscape所研发，用以保障在Internet上数据传输之安全，利用数据加密(Encryption)技术，可确保数据在网络上之传输过程中不会被截取。目前一般通用之规格为40 bit之安全标准，美国则已推出128 bit之更高安全标准，但限制出境。只要3.0版本以上之I.E.或Netscape浏览器即可支持SSL。

当前版本为3.0。它已被广泛地用于Web浏览器与服务器之间的身份认证和加密数据传输。

SSL协议位于TCP/IP协议与各种应用层协议之间，为数据通讯提供安全支持。SSL协议可分为两层： SSL记录协议（SSL Record Protocol）：它建立在可靠的传输协议（如TCP）之上，为高层协议提供数据封装、压缩、加密等基本功能的支持。 SSL握手协议（SSL Handshake Protocol）：它建立在SSL记录协议之上，用于在实际的数据传输开始前，通讯双方进行身份认证、协商加密算法、交换加密密钥等。

对称加密

原文链接：
https://baike.baidu.com/item/%E5%AF%B9%E7%A7%B0%E5%8A%A0%E5%AF%86/2152944?fr=aladdin
采用单钥密码系统的加密方法，同一个密钥可以同时用作信息的加密和解密，这种加密方法称为对称加密，也称为单密钥加密。

需要对加密和解密使用相同密钥的加密算法。由于其速度快，对称性加密通常在消息发送方需要加密大量数据时使用。对称性加密也称为密钥加密。
所谓对称，就是采用这种加密方法的双方使用方式用同样的密钥进行加密和解密。密钥是控制加密及解密过程的指令。算法是一组规则，规定如何进行加密和解密。
因此加密的安全性不仅取决于加密算法本身，密钥管理的安全性更是重要。因为加密和解密都使用同一个密钥，如何把密钥安全地传递到解密者手上就成了必须要解决的问题。

下面举个例子来简要说明一下对称加密的工作过程。甲和乙是一对生意搭档，他们住在不同的城市。由于生意上的需要，他们经常会相互之间邮寄重要的货物。为了保证货物的安全，他们商定制作一个保险盒，将物品放入其中。他们打造了两把相同的钥匙分别保管，以便在收到包裹时用这个钥匙打开保险盒，以及在邮寄货物前用这把钥匙锁上保险盒。
上面是一个将重要资源安全传递到目的地的传统方式，只要甲乙小心保管好钥匙，那么就算有人得到保险盒，也无法打开。这个思想被用到了现代计算机通信的信息加密中。在对称加密中，数据发送方将明文（原始数据）和加密密钥一起经过特殊加密算法处理后，使其变成复杂的加密密文发送出去。接收方收到密文后，若想解读原文，则需要使用加密密钥及相同算法的逆算法对密文进行解密，才能使其恢复成可读明文。在对称加密算法中，使用的密钥只有一个，发收信双方都使用这个密钥对数据进行加密和解密。

常用对称加密算法

采用单钥密码的加密方法，同一个密钥可以同时用来加密和解密，这种加密方法称为对称加密，也称为单密钥加密。常用的单向加密算法：
1、DES（Data Encryption Standard）：数据加密标准，速度较快，适用于加密大量数据的场合；
2、3DES（Triple DES）：是基于DES，对一块数据用三个不同的密钥进行三次加密，强度更高；
3、AES（Advanced Encryption Standard）：高级加密标准，是下一代的加密算法标准，速度快，安全级别高，支持128、192、256、512位密钥的加密；
4、Blowfish
算法特征
1、加密方和解密方使用同一个密钥；
2、加密解密的速度比较快，适合数据比较长时的使用；
3、密钥传输的过程不安全，且容易被破解，密钥管理也比较麻烦；
加密工具
1、openssl，它使用了libcrypto加密库、libssl库即TLS/SSL协议的实现库等。TLS/SSL是基于会话的、实现了身份认证、数据机密性和会话完整性的TLS/SSL库。openssl官网。

优缺点
对称加密算法的优点是算法公开、计算量小、加密速度快、加密效率高。
对称加密算法的缺点是在数据传送前，发送方和接收方必须商定好秘钥，然后使双方都能保存好秘钥。其次如果一方的秘钥被泄露，那么加密信息也就不安全了。另外，每对用户每次使用对称加密算法时，都需要使用其他人不知道的独一秘钥，这会使得收、发双方所拥有的钥匙数量巨大，密钥管理成为双方的负担。

非对称加密

所谓的“非对称加密技术”，意思就是说：“加密”和“解密”使用【不同的】密钥。这玩意儿比较难理解，也比较难想到。当年“非对称加密”的发明，还被誉为“密码学”历史上的一次革命。

对称加密算法在加密和解密时使用的是同一个秘钥；而非对称加密算法需要两个密钥来进行加密和解密，这两个密钥是公开密钥（public key，简称公钥）和私有密钥（private key，简称私钥）。

文章来源：
https://baike.baidu.com/item/%E9%9D%9E%E5%AF%B9%E7%A7%B0%E5%8A%A0%E5%AF%86/9874417?fr=aladdin

定义

1976年，美国学者Dime和Henman为解决信息公开传送和密钥管理问题，提出一种新的密钥交换协议，允许在不安全的媒体上的通讯双方交换信息，安全地达成一致的密钥，这就是“公开密钥系统”。
与对称加密算法不同，非对称加密算法需要两个密钥：公开密钥（publickey）和私有密钥（privatekey）。公开密钥与私有密钥是一对，如果用公开密钥对数据进行加密，只有用对应的私有密钥才能解密；如果用私有密钥对数据进行加密，那么只有用对应的公开密钥才能解密。因为加密和解密使用的是两个不同的密钥，所以这种算法叫作非对称加密算法。
数据的加密和解密过程是通过密码体制和密钥来控制的。密码体制的安全性依赖于密钥的安全性，现代密码学不追求加密算法的保密性，而是追求加密算法的完备，即：使攻击者在不知道密钥的情况下，没有办法从算法找到突破口。根据加解密算法所使用的密钥是否相同，或能否由加(解)密密钥简单地求得解(加)密密钥。密码体制可分为对称密码体制和非对称密码体制。
非对称密码体制也叫公钥加密技术，该技术是针对私钥密码体制(对称加密算法)的缺陷被提出来的。与对称密码体制不同，公钥加密系统中，加密和解密是相对独立的，加密和解密会使用两把不同的密钥，加密密钥(公开密钥)向公众公开，谁都可以使用，解密密钥(秘密密钥)只有解密人自己知道，非法使用者根据公开的加密密钥无法推算出解密密钥，这样就大大加强了信息保护的力度。公钥密码体制不仅解决了密钥分配的问题，它还为签名和认证提供了手段。
非对称密码算法有很多，其中比较典型的是RSA算法，它的数学原理是大素数的分解。

工作过程

1、乙方生成一对密钥（公钥和私钥）并将公钥向其它方公开。
2、得到该公钥的甲方使用该密钥对机密信息进行加密后再发送给乙方。
3、乙方再用自己保存的另一把专用密钥（私钥）对加密后的信息进行解密。乙方只能用其专用密钥（私钥）解密由对应的公钥加密后的信息。
在传输过程中，即使攻击者截获了传输的密文，并得到了乙的公钥，也无法破解密文，因为只有乙的私钥才能解密密文。
同样，如果乙要回复加密信息给甲，那么需要甲先公布甲的公钥给乙用于加密，甲自己保存甲的私钥用于解密。

特点及性能分析

非对称加密算法在使用时需要同时拥有公开密钥和私有密钥，公开密钥与私有密钥相对应，如果在对数据的加密过程中使用了公开密钥，那么只有使用相对应的私有密钥才能解密；反之，如果在对数据进行加密时使用了私有密钥，也只有使用与之相对应的公开密钥才能解密。非对称加密算法对传信息进行加密的基本过程是：甲方首先生成一对密钥同时将其中的一把作为公开密钥；得到公开密钥的乙方再使用该密钥对需要加密的信息进行加密后再发送给甲方；甲方再使用另一把对应的私有密钥对加密后的信息进行解密，这样就实现了机密数据传输。非对称加密算法的另一种加密过程是：甲方使用自己的私有密钥对信息进行加密后再发送给乙方；乙方使用甲方提供的公开密钥对加密后的信息进行解密，如果成功解密即可证实信息确实是由甲方所发，并非他人冒充，这就是常用的数字签名技术。

非对称加密算法的特点是算法强度复杂，其安全性依赖于算法与密钥。由于其算法复杂，而使得加密解密的速度远远低于对称加密算法，因此不适用于数据量较大的情况。由于非对称加密算法有两种密钥，其中一个是公开的，所以在密钥传输上不存在安全性问题，使得其在传输加密数据的安全性上又高于对称加密算法。

非对称加密常用算法

RSA：RSA 是一种目前应用非常广泛、历史也比较悠久的非对称秘钥加密技术，在1977年被麻省理工学院的罗纳德·李维斯特（Ron Rivest）、阿迪·萨莫尔（Adi Shamir）和伦纳德·阿德曼（Leonard Adleman）三位科学家提出，由于难于破解，RSA 是目前应用最广泛的数字加密和签名技术，比如国内的支付宝就是通过RSA算法来进行签名验证。它的安全程度取决于秘钥的长度，目前主流可选秘钥长度为 1024位、2048位、4096位等，理论上秘钥越长越难于破解，按照维基百科上的说法，小于等于256位的秘钥，在一台个人电脑上花几个小时就能被破解，512位的秘钥和768位的秘钥也分别在1999年和2009年被成功破解，虽然目前还没有公开资料证实有人能够成功破解1024位的秘钥，但显然距离这个节点也并不遥远，所以目前业界推荐使用 2048 位或以上的秘钥，不过目前看 2048 位的秘钥已经足够安全了，支付宝的官方文档上推荐也是2048位，当然更长的秘钥更安全，但也意味着会产生更大的性能开销。
DSA：既 Digital Signature Algorithm，数字签名算法，他是由美国国家标准与技术研究所（NIST）与1991年提出。和 RSA 不同的是 DSA 仅能用于数字签名，不能进行数据加密解密，其安全性和RSA相当，但其性能要比RSA快。
ECDSA：Elliptic Curve Digital Signature Algorithm，椭圆曲线签名算法，是ECC（Elliptic curve cryptography，椭圆曲线密码学）和 DSA 的结合，椭圆曲线在密码学中的使用是在1985年由Neal Koblitz和Victor Miller分别独立提出的，相比于RSA算法，ECC 可以使用更小的秘钥，更高的效率，提供更高的安全保障，据称256位的ECC秘钥的安全性等同于3072位的RSA秘钥，和普通DSA相比，ECDSA在计算秘钥的过程中，部分因子使用了椭圆曲线算法。

举例

时间到了现代。网络通信变得十分发达，A不只与B通信，还同时还跟其他10000个人进行网络通信。A不可能每个人都跑去跟他们见个面，商量一个密钥。

所以一种新的加密算法被提出，这就是非对称加密算法。非对称加密使用两个密钥，一个是public key，一个是private key。通过一个特殊的数学算法，使得数据的加密和解密使用不同的密钥。因为用的是不同的密钥，所以称为非对称加密。非对称加密最著名的是RSA算法，这是以其发明者Rivest, Shamir 和Adleman命名。非对称加密算法里面的public key和private key在数学上是相关的，这样才能用一个加密，用另一个解密。不过，尽管是相关的，但以现有的数学算法，又没有办法从一个密钥，算出另一个密钥。

非对称加密的好处在于，现在A可以保留private key，通过网络传递public key。这样，就算public key被C拦截了，因为没有private key，C还是没有办法完成信息的破解。既然不怕C知道public key，那现在A和B不用再见面商量密钥，直接通过网络传递public key就行。

具体在使用中，A和B都各有一个public key和一个private key，这些key根据相应的算法已经生成好了。private key只保留在各自的本地，public key传给对方。A要给B发送网络数据，那么A先使用自己的private key（只有A知道）加密数据的hash值，之后再用B的public key加密数据。之后，A将加密的hash值和加密的数据再加一些其他的信息，发送给B。B收到了之后，先用自己的private key（只有B知道）解密数据，本地运算一个hash值，之后用A的public key解密hash值，对比两个hash值，以检验数据的完整性。

在这个过程中，总共有4个密钥，分别是A的public/private key，和B的public/private key。

如果B的解密结果符合预期，那么至少可以证明，这个信息只有B能获取，因为B的private key参与了解密，而B的private key其他人都不知道。并且，这个信息是来自A，而不是C伪造的，因为A的public key参与了解密。一切看起来似乎很美好。

非对称加密的安全隐患

但是在一切的最开始，A和B要通过网络交换public key。如果C在中间拦截了呢？假设有这种情况，C拦截了A和B的public key，又分别用自己的public key发给A和B。A和B并不知道，他们还以为这个public key来自对方。当A给B发消息时，A先用自己的private key加密数据的hash值，之后用C传来的假的public key加密数据，再发出去。C拦截到之后，先用C自己的private key解密数据，C就获取了A的原始信息！之后，C可以篡改数据内容，再用自己的private key加密数据的hash值，用之前拦截的B的public key加密数据，再发给B。B收到以后，先用自己的private key解密数据，再用C传来的假public key解密hash值，发现匹配。这样，B收到了一条来自C的假的信息，但是B还以为信息来自于A。中间人攻击仍然可能存在！

完了，一切都崩了，加密搞的这么复杂，居然还不能保证网络数据的安全。回顾一下，问题出就出在最开始通过网络交换public key。看起来为了保证public key不被拦截，A和B似乎还是要见一面，交换一下public key。这一下就回到了上古时代。

不过，虽然A和B现在还是要见一面，但见面的实质已经变了。在上古时代，见面是为了商量一个密钥，密钥的内容很重要，不能让别人知道密钥的内容。而在现代，见面是为了确认public key的真实性，public key的内容是可以公开的。

那如果有其他办法能保证public key的真实性，A和B是可以不用见面交换public key的。

非对称加密和对称加密各自有啥优缺点？

看完刚才的定义，很显然：（从功能角度而言）“非对称加密”能干的事情比“对称加密”要多。这是“非对称加密”的优点。但是“非对称加密”的实现，通常需要涉及到“复杂数学问题”。所以，“非对称加密”的性能通常要差很多（相对于“对称加密”而言）。
这两者的优缺点，也影响到了 SSL 协议的设计。

CA（Certificate Authority）

现实中，通过CA（Certificate Authority）来保证public key的真实性。CA也是基于非对称加密算法来工作。有了CA，B会先把自己的public key（和一些其他信息）交给CA。CA用自己的private key加密这些数据，加密完的数据称为B的数字证书。现在B要向A传递public key，B传递的是CA加密之后的数字证书。A收到以后，会通过CA发布的CA证书（包含了CA的public key），来解密B的数字证书，从而获得B的public key。

但是等等，A怎么确保CA证书不被劫持。C完全可以把一个假的CA证书发给A，进而欺骗A。CA的大杀器就是，CA把自己的CA证书集成在了浏览器和操作系统里面。A拿到浏览器或者操作系统的时候，已经有了CA证书，没有必要通过网络获取，那自然也不存在劫持的问题。

现在A和B都有了CA认证的数字证书。在交换public key的阶段，直接交换彼此的数字证书就行。而中间人C，还是可以拦截A和B的public key，也可以用CA证书解密获得A和B的public key。但是，C没有办法伪造public key了。因为C不在CA体系里面，C没有CA的private key，所以C是没有办法伪造出一个可以通过CA认证的数字证书。如果不能通过CA认证，A和B自然也不会相信这个伪造的证书。所以，采用CA认证以后，A和B的public key的真实性得到了保证，A和B可以通过网络交换public key（实际是被CA加密之后的数字证书）。

除非有种情况，A内置的CA证书被篡改了，例如A使用了盗版的系统，“优化”了的非官方浏览器，或者被病毒攻击了，那这个时候，A有可能会认可非CA认证的数字证书，C就有机会发起中间人攻击。所以，用正版至少是安全的。

实际使用

非对称加密算法比对称加密算法要复杂的多，处理起来也要慢得多。如果所有的网络数据都用非对称加密算法来加密，那效率会很低。所以在实际中，非对称加密只会用来传递一条信息，那就是用于对称加密的密钥。当用于对称加密的密钥确定了，A和B还是通过对称加密算法进行网络通信。这样，既保证了网络通信的安全性，又不影响效率，A和B也不用见面商量密钥了。

所以，在现代，A和B之间要进行安全，省心的网络通信，需要经过以下几个步骤

• 通过CA体系交换public key
• 通过非对称加密算法，交换用于对称加密的密钥
• 通过对称加密算法，加密正常的网络通信

这基本就是SSL/TLS的工作过程了。

HTTPS

HTTPS全称是HTTP over SSL，也就是通过SSL/TLS加密HTTP数据，这或许是SSL最广泛的应用。

前面提到了CA作为一个公证机构，能确保数字证书的真实性。但是在实际使用中，CA认证一般是要收费的，普通人不会去做CA认证，进而获得属于自己的数字证书。更多的是，一些大的机构，例如银行，网店，金融机构，它们去获得自己的数字证书。那这种情况如何保证网络通信的安全呢？

这些机构获取到CA授予的数字证书之后，将数字证书加到自己的web服务器上。当用户要去访问它们的网页，例如https://domain.com，会经过下图所示的步骤。

• 用户向web服务器发起一个安全连接的请求
• 服务器返回经过CA认证的数字证书，证书里面包含了服务器的public key
• 用户拿到数字证书，用自己浏览器内置的CA证书解密得到服务器的public key
• 用户用服务器的public key加密一个用于接下来的对称加密算法的密钥，传给web服务器
• 因为只有服务器有private key可以解密，所以不用担心中间人拦截这个加密的密钥
• 服务器拿到这个加密的密钥，解密获取密钥，再使用对称加密算法，和用户完成接下来的网络通信

现在用户知道自己访问的网站是正规的网站，否则用户浏览器会报错说不能用CA证书解析。服务器通过CA授予的数字证书自证了身份。但，这里的安全隐患在于，服务器怎么知道访问者就是真用户呢？之前介绍的双向认证是可以通过数字证书验明用户的正身，现在用户为了省钱没有数字证书。这种情况下一般是通过用户名密码来确认用户。所以，大家要保管好自己的密码。