理解网络数据传输加密

什么是加密

加密是对明文数据按某种特殊的算法进行加工处理，使其成为不可被直接读取的数据，即密文数据，而密文数据可以通过特定的秘钥解密后还原出明文数据；

为什么需要加密

网络中数据的传输如果是明文的话，在经过WiFi、交换机、路由器、网络服务运营商等物理节点时可能被监听和篡改，从而带来信息丢失是的风险或损失，所以需要对数据进行加密处理后再传输，以确保数据的安全性；

加密方式

加密方式主要分为对称加密和非对称加密；

对称加密

对称加密描述：
对称加密简单，速度快；
常用对称加密方法 AES；
对称加密秘钥只有一把，它既可以对原数据进行加密生成加密内容，也可以对加密内容进行解密还原数据；

图片来源(https://sectigostore.com/blog/types-of-encryption-what-to-know-about-symmetric-vs-asymmetric-encryption/)
对称加密的安全性：
如果只有通信双方存储有秘钥信息，那此时数据传输即为安全的；
如果秘钥需要通过网络传输，则可能被第三者窃取秘钥，从而出现传输信息被监听和篡改的风险；

非对称加密

非对称加密描述：
非对称加密复杂，速度慢；
常用对称加密方法 RSA；
非对称加密有两把秘钥，一把称为公钥(可公开传送)，另一把称为私钥(服务器秘密保存)；用公钥加密的数据必须用私钥才能解开，用私钥加密的数据只有公钥能解开。

图片来源(https://sectigostore.com/blog/types-of-encryption-what-to-know-about-symmetric-vs-asymmetric-encryption/)
非对称加密的安全性：
对于服务器自身存储的私钥一般能够保证其安全性，对于公钥如果能安全传输到客户端，那此时双方数据传输即为安全的；
由于公钥发放需要通过网络明文传输给客户端，此时则可能被第三者窃取公钥，
从而出现服务器传送给客户端的信息被监听风险；
由于公钥可能被窃取，那网络攻击者则可能冒充服务端，将自身的公钥传输给客户端，从而双向监听和篡改传输数据；

加密过程的问题梳理

从上述两种加密方式看，各自存在优缺点，我们在此节详细分析下；

单独使用对称加密
- 优点
  加密速度快，网络传输对实时性要求很高，快速的传输有效数据对通信双方至关重要；
- 缺点
  秘钥明文传输，易被攻击；
单独使用非对称加密
- 优点
  私钥可保证其安全性，对客户端到服务器的数据有一定的保护作用；
- 缺点
  公钥明文传输，易被攻击；加密速度慢，对网络实时性有影响；
非对称加密与对称加密混合
非对称加密用来加密对称加密的秘钥，对称加密用来加密数据进行传输；
- 优点
  对称加密的秘钥由客户端传输至服务器时有一定的保护作用；
  使用对称加密加密数据有利于网络传输的实时性；
- 缺点
  存在被攻击者冒充风险；
  从上述分析来看，使用非对称加密与对称加密混合是较优选择，
  但存在的问题就是如何保证客户端收到的公钥是服务端真实发送的，接下来我们将引入证书的概念；

数字证书

数字证书是由CA机构认证和颁发的含有证书颁发机构、有效期、持有者信息、数字签名、公钥信息的文件；
服务器把数字证书传输给客户端，客户端验证数字证书的正确性和有效性，然后从数字证书里获取公钥，数字证书犹如身份的证明，证明公钥是对应服务器发放的；
证书颁发机构是层级关系，下级的CA证书由上级CA签名，直至根证书，根证书进行自签名；