互联网|万字长文拿下HTTPS，面试不再慌！( 四 )
这个问题该怎么解决呢？一般来说除非是双方私下约定好了密钥 ， 如果是每次通信都会发生变化的密钥是不能在通信过程中带给对端 ， 这样你就陷入了要给密钥加一次密的尴尬境地 。 所以 ， 就出现了非对称加密（也叫公钥加密算法） 。
它有两个密钥 ， 一个叫公钥（public key） ， 一个叫 私钥（private key） 。 两个密钥是不同的 ， 不对称 ， 公钥可以公开给任何人使用 ， 而私钥必须严格保密 。
公钥和私钥有个特别的单向 性 ， 虽然都可以用来加密解密 ， 但公钥加密后只能用私钥解密 ， 反过来 ， 私钥加密后也只能用公钥解密 。
非对称加密可以解决密钥交换的问题 。 网站秘密保管私钥 ， 在网上任意分发公钥 ， 你想要登录网站只要用公钥加密就行了 ， 密文只能由私钥持有者才能解密 。
而黑客因为没有私钥 ， 所以就无法破解密文 。
本文插图
非对称加密算法的设计要比对称算法难得多 ， 在 TLS 里只有很少的几种 ， 比如 DH、DSA、RSA、ECC 等 。
RSA 可能是其中最著名的一个 ， 几乎可以说是非对称加密的代名词 ， 它的安全性基于整数分解的数学难题 ， 使用两个超大素数的乘积作为生成密钥的材料 ， 想要从公钥推算出私钥是非常困难的 。
10 年前 RSA 密钥的推荐长度是 1024 ， 但随着计算机运算能力的提高 ， 现在 1024 已经不安全 ， 普遍认为至少要 2048 位 。
ECC（Elliptic Curve Cryptography）是非对称加密里的后起之秀 ， 它基于椭圆曲线离散对数的数学难题 ， 使用特定的曲线方程和基点生成公钥和私钥 ， 子算法 ECDHE 用于密钥交换 ， ECDSA 用于数字签名 。
ECDHE 即使用椭圆曲线（ECC）的 DH 算法 ， 优点是能用较小的素数（256 位）实现 RSA 相同的安全等级 。
缺点是算法实现复杂 ， 用于密钥交换的历史不长 ， 没有经过长时间的安全攻击测试 。
目前比较常用的两个曲线是 P-256（secp256r1 ， 在 OpenSSL 称为 prime256v1）和 x25519 。
P-256 是 NIST（美国国家标准技术研究所）和 NSA（美国国家安全局）推荐使用的曲线 ， 而 x25519 被认为是最安全、最快速的曲线 。
比起 RSA ， ECC 在安全强度和性能上都有明显的优势 。 160 位的 ECC 相当于 1024 位的 RSA ， 而 224 位的 ECC 则相当于 2048 位的 RSA 。
因为密钥短 ， 所以相应的计算量、消耗的内存和带宽也就少 ， 加密解密的性能就上去了 ， 对于现在的移动互联网非常有吸引力 。
混合加密
看到这里你是不是认为可以抛弃对称加密 ， 只用非对称加密来实现机密性呢？
很遗憾 ， 虽然非对称加密没有 密钥交换 的问题 ， 但因为它们都是基于复杂的数学难题 ， 运算速度很慢 ， 即使是 ECC 也要比 AES 差上好几个数量级 。
如果仅用非对称加密 ， 虽然保证了安全 ， 但通信速度有如乌龟、蜗牛 ， 实用性就变成了零 。
是不是能够把对称加密和非对称加密结合起来呢 ， 两者互相取长补短 ， 即能高效地加密解密 ， 又能安全地密钥交换 。
这就是现在 TLS 里使用的混合加密方式 ， 其实说穿了也很简单：在通信刚开始的时候使用非对称算法 ， 比如 RSA、ECDHE ， 首先解决密钥交换的问题 。
然后用随机数产生对称算法使用的 「会话密钥」（session key） ， 再用公钥加密 。 因为会话密钥很短 ， 通常只有 16 字节或 32 字节 ， 所以慢一点也无所谓 。
对方拿到密文后用私钥解密 ， 取出会话密钥 。 这样 ， 双方就实现了对称密钥的安全交换 ， 后续就不再使用非对称加密 ， 全都使用对称加密 。
推荐阅读
- 互联网|上线半年收获6700万用户，这款聚焦下沉用户的陌生人社交APP是怎么做到的？
- 互联网|5G商用一周年，华为云向互联网企业大抛绣球
- 互联网|中台产品经理实战(14)：中台与SaaS、微服务关系
- 互联网|行业观察 | 你所不知道的5G消息
- 互联网|多名知名人物推特被黑，拜登奥巴马都“中招”，比尔盖茨也在其内
- 互联网|发放高利贷，还要窃取用户信息？这些金融APP在秀“道德底线”
- 互联网|东莞先知：数字智能，先觉“先知”
- 云计算|从互联网到AI崛起，上海能弯道超车吗？
- 行业互联网,5G|江苏有线顺利完成园区5G信号开通测试
- 行业互联网,AI人工智能|城市教育大脑以“ AI+ 大数据”为核心 , 引领教育变革