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 web 服务器（server）和客户端（client）之间的通信。web 技术诞生之初，server 和 client 之间是基于明文通信的，也就是 HTTP 1.0. 随着技术的发展，HTTPS 逐渐代替了 HTTP，HTTPS 协议能够保证数据不会泄露，不被篡改，所谓 HTTPS，就是 HTTP + TLS/SSL。本文采用看图说话的形式，带你了解加密通信的演进历史和原理，最后总结了现代 web 技术中采用的加密通信机制。
上古时代 - 明文
一对情侣 Jack 和 Rose 之间通信，直接采用明文。一是由于技术原因，二是隐私保护的意识可能还不明显。
详解 Web 服务器和客户端加密通信的实现原理和演化历史
明文通信
远古时代 - 对称加密
某一天，Jack 和 Rose 发现，他们之间的悄悄话被别人窃听了。于是，他们商量出了一个办法：约定一套只有他们俩知道的规则，给通信内容加密。这样，即使通信内容被劫持，没有密钥，也看不到原始通信内容。这种方式也就是我们常听到的对称加密。
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一把密钥，对称加密
中古时代 - 非对称加密 1.0
时间久了，人们发现对称加密存在一个问题，那就是通信双方必须知道这个共同的密钥，他们得见面才能完成加密通信。那有没有什么办法能做到在不用见面的前提下实现加密通信呢？数学家们给出了答案。
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非对称加密 1.0
Jack 和 Rose 分别在本地独自生成了一对密钥，分别是 public key（公钥）和 private key（私钥）。通信开始前，双方互相交换各自的 public key。交换之后，Jack 知道了 public key 2，Rose 也知道了 public key 1.
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非对称加密 1.0 - 交换各自公钥
为什么要采用一对密钥呢？
先来看看 Jack 如何给数据加密的：
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非对称加密 1.0 - 发送方给数据加密
发送方根据信的内容，采用某种 hash 算法，生成摘要（Digest），然后用自己的私钥（private key 1）加密，生成数字签名（Sinature），再把数字签名和信件一起发送出去。
Rose 如何处理收到的加密信件：
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非对称加密 1.0 - 接收方解密数据
Rose 收到 Jack 的加密信件后，采用和 Jack 同样的 hash 算法，对信件内容进行 hash 运算，得到 Digest A。接着，用之前收到的 Jack 的公钥（也就是 public key 1）解密 Sinature 文件，得到 Digest B。比较摘要 A 和摘要 B，如果 Digest A 和 Digest B 相等，表明信件内容没有被篡改。
虽然非对称加密比对称加密方便很多，通信双方不需要互相见面就能实现加密通信。然而，还是有个问题：在互相交换公钥的过程中，很容易被第三方黑客劫持。黑客拦截了双方的公钥之后，再伪造两个公钥匙分别发给 Jack 和 Rose，那么通信内容就彻底泄露了。
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非对称加密 1.0 - 公钥被劫持
现代 - 非对称加密 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，那就是引入 CA（Certificate Authority，认证中心），CA 出现的意义就是去保证 public key 的真实性。
CA 的功能有两个：一是颁发 CA 证书；二是制作数字证书（Digital Certificate）。具体是怎么做的呢？
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非对称加密 2.0 - CA 的功能
CA 自己生成一对公钥和私钥（私钥是绝对保密，不可能泄露的）。CA 证书是客户端（这里对应的是 Rose）使用的，简单理解就是 CA 的公钥，CA 证书一般内置在客户端的浏览器或操作系统里。
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非对称加密 2.0 - 数字证书的生成
而数字证书的目的就是用 CA 的私钥给 web 服务器（这里对应的是 Jack） 的 public key 加密，如上图所示。Jack 拿到 CA 的数字证书之后，和信件内容，数字签名（Sinature）一起打包发给 Rose.
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非对称加密 2.0 - 解密流程
Rose 拿到加密数据后，用 CA 证书里的 CA 公钥解密数字证书，获取 Jack 的 public key 1，然后用 Jack 的公钥（public key 1）解密 Sinature，得到 Digest B。接下来流程就是和非对称加密 1.0 时代相同了。
总结 - 现代 web 技术中的加密通信机制
上文宏观地介绍了加密通信的实现原理和演进历史，其中 hash 算法、公、私钥的生成方法等有很多种实现形式，感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手段，但是实现复杂度较高，比较浪费系统资源。所以，现代 web 加密通信中，数据传输采用对称加密，而对称加密所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 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（注意：服务器的 public 可以，不是 CA 的 public key）
客户端 拿到数字证书，用自己浏览器内置的 CA 证书（包含CA公钥）解密得到服务器的 public key
客户端 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
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