加密算法

• 对称加密：加密解密使用相同密钥，典型的算法示例为AES
• 非对称加密：存在一对秘钥，公钥加密，私钥解密(加密场景)，私钥签名，公钥验签(签名场景)，典型的算法示例为RSA

为什么需要 HTTPS？

1. HTTP 的问题：明信片时代
   • 明文传输： HTTP 协议传输的所有数据（你浏览的网页内容、输入的账号密码、信用卡号、聊天记录等）都是未经加密的明文。就像写在明信片上。
   • 窃听风险： 数据在网络中传输会经过很多节点（路由器、交换机、WiFi 接入点等）。任何一个节点上的攻击者都可以轻易窃听并获取你传输的敏感信息。
   • 篡改风险： 攻击者不仅可以看，还可以篡改你发送或接收的数据。例如，在网页里插入广告、恶意链接，或者修改你转账的收款账号和金额（中间人攻击）。
   • 冒充风险： 你访问的 www.yourbank.com 真的是你的银行吗？攻击者可以搭建一个一模一样的假网站（钓鱼网站），诱骗你输入账号密码。HTTP 本身无法验证网站的真实身份。
2. HTTPS 的诞生：安全信封
   • 核心目标： 解决 HTTP 的三大安全问题 - 保密性、完整性、身份认证。
   • 基本定义： HTTPS 不是一个新的协议。它 = HTTP + SSL/TLS。
     • HTTP：负责实际的数据传输（内容本身）。
     • SSL (Secure Sockets Layer) / TLS (Transport Layer Security)：负责在 HTTP 传输层之上建立一个安全的加密通道。目前主要使用更安全、更新的 TLS (SSL 3.0 已被淘汰，通常我们说 SSL 指代的是 TLS)。

HTTPS 如何工作？（TLS/SSL 的作用）

HTTPS 的安全保障主要依赖于 TLS/SSL 协议。其核心过程是 “TLS 握手”，目的是协商出一个只有客户端和服务器知道的会话密钥，用于后续通信的对称加密。握手过程中使用到了非对称加密，在传输数据时使用对称加密。

• 密钥交换简化流程：

  1. 服务器把自己的公钥发送给客户端（包含在证书中）。
  2. 客户端生成一个随机的对称会话密钥。
  3. 客户端用服务器的公钥加密这个对称会话密钥。
  4. 客户端把加密后的对称密钥发送给服务器。
  5. 服务器用自己的私钥解密，得到对称会话密钥。
  6. 现在双方都安全地拥有了同一个对称会话密钥，后续通信使用它进行快速的对称加密。

• 为什么不能只用对称加密？

  因为如何安全地把这个对称密钥从服务器传给客户端是个大问题（在互联网上直接发密钥，会被窃听）。

• 为什么需要证书，服务器直接发送公钥，不通过证书行不行?

  没有证书的情况下，如何确保拿到的公钥就是我想要访问的网站发送的呢，而不是攻击者伪造的，解决方案就是通过数字证书，因为证书上有签名，浏览器必须验证签名成功后，才会信任这个证书，信任这个公钥。

• 证书内容： 由受信任的第三方机构 CA (Certificate Authority) 颁发。包含：

  • 网站的域名 (Subject)。
  • 网站服务器的公钥。
  • 证书的颁发者 (Issuer - CA)。
  • 证书的有效期。
  • CA 使用自己的私钥对以上信息做的数字签名。

• 验证过程 (信任链)：

  1. 客户端（浏览器/操作系统）内置了信任的根 CA 证书(包含了对应公钥)。
  2. 服务器在握手时发送我们自己网站的数字证书文件(该证书由CA机构颁发，并且使用了CA机构的私钥进行签名)。
  3. 客户端用内置的根 CA 公钥验证证书上 CA 的签名是否有效。
  4. 客户端检查证书中的域名是否与当前访问的域名一致。
  5. 客户端检查证书是否在有效期内。
  6. 如果所有检查都通过，客户端就信任这个证书，进而信任里面的公钥确实属于它正在访问的合法网站。

• CA 的角色： 充当互联网上的“公证处”。它会在签发证书前验证申请者（通常是网站所有者）对该域名的控制权（验证过程严格程度不同，对应 DV, OV, EV 证书等级）。浏览器只信任由它内置列表中的 CA 签发的证书。

• 锁图标的意义： 浏览器显示锁图标，意味着它成功验证了服务器的证书，确认了网站的身份。

• 如果浏览器无法验证网站的证书时会发生什么？

  此时浏览器会将访问控制权交给用户，并且地址栏会显示红色的叉号，如果用户确认要访问时，数据传输过程还是会进行加密，因为数字证书上的公钥可以直接获取到，用来对对称加密使用到的密钥进行加密，只不过该公钥(证书)不被浏览器信任而已。

自签名证书

所谓自签名证书就是用自己的私钥来进行签名的，即网站服务端使用这个证书时，只要操作系统也安装了这个证书，使用https访问时就不会有安全警告了。不像CA机构颁发的证书，是使用CA机构的私钥进行签名的，因此需要操作系统安装该CA机构私钥对应的证书文件(证书包含了对应的公钥)，这样浏览器才能对自己的证书进行签名验证。

证书内容格式

典型PEM文件示例

证书文件

-----BEGIN CERTIFICATE-----
MIIFazCCA1OgAwIBAgIRAIIQz7DSQONZRGPgu2OCiwAwDQYJKoZIhvcNAQELBQAw
...（Base64编码数据）...
-----END CERTIFICATE-----

私钥

-----BEGIN PRIVATE KEY-----
MIIEvQIBADANBgkqhkiG9w0BAQEFAASCBKcwggSjAgEAAoIBAQDfX4sJqD7v7S4d
...（Base64编码数据）...
-----END PRIVATE KEY-----

证书签名请求(CSR)

-----BEGIN CERTIFICATE REQUEST-----
MIIEkjCCAnoCAQAwFjEUMBIGA1UEAwwLZXhhbXBsZS5jb20wggEiMA0GCSqGSIb3
...（Base64编码数据）...
-----END CERTIFICATE REQUEST-----

PKCS#12

PKCS#12（Public Key Cryptography Standards #12）是一种文件格式标准，用于安全地存储和传输加密的私钥及其关联的数字证书（如X.509证书）。它通常用于打包用户的个人身份凭证（私钥+证书+信任链），便于在不同系统或应用之间迁移或备份。

核心概念：

1. 目的：
   打包私钥与证书，确保其机密性和完整性，方便传输或备份。
2. 文件扩展名：
   • .p12 或 .pfx（两者通常可互换使用，但严格来说PFX是PKCS#12的前身）。
3. 核心内容：
   • 私钥（加密存储）
   • 数字证书（用户证书）
   • 证书链（可选，包含中间CA证书）
   • 其他属性（如友好名称、本地密钥ID等）
4. 安全机制：
   • 使用密码（口令） 加密整个文件（基于口令的加密，PBE）。
   • 支持强加密算法（如AES、3DES），防止未授权访问。
5. 典型应用场景：
   • 在Web浏览器中导入/导出SSL/TLS客户端证书（如网银U盾）。
   • 为服务器（如Apache/Nginx）配置HTTPS证书（私钥+证书打包）。
   • 移动设备或邮件客户端（如Outlook）的证书部署。
   • Java Keystore（JKS）的替代方案（keytool支持PKCS#12）。
6. 生成pkcs#12文件，使用java提供的keytool命令，当然也可以使用openssl

# 生成
keytool -genkeypair -alias wastonl -dname "CN=www.wastonl.com" \
-ext "SAN=dns:www.wastonl.com,dns:localhost,ip:127.0.0.1" \
-keyalg RSA -keysize 2048 \
-storetype PKCS12  -keystore wastonl.p12 -storepass 123456 \
-validity 3650

# 查看详情(敲回车后，会提示输入密码才能查看，生成时-storepass指定的密码)
keytool -list -v -keystore wastonl.p12 -storetype PKCS12

# 导出其中的证书文件，keytool命令不直接支持导出私钥文件，-rfc导出为pem格式，不加则是二进制格式
# 同样要输入密码
keytool -exportcert -alias wastonl -file wastonl.crt -rfc \
-keystore wastonl.p12 -storetype PKCS12

参数说明：

• -alias：密钥条目别名（自定义名称）
• -dname: 证书主题，同下面openssl的-subj选项
• -ext：添加扩展，同下面openssl的-addext选项
• -keyalg：密钥算法（推荐 RSA 或 EC）
• -keysize：密钥长度
• -storetype：指定密钥库格式为 PKCS12，从JDK9开始默认为PKCS12，JDK8是JKS
• -keystore：输出文件名（建议使用 .p12 扩展名）
• -validity：证书有效期（天）
• -storepass：密钥库密码（此处为示例，请替换）

7. pkcs#12文件和pem格式证书一样，支持安装到操作系统中，因为内部包含证书文件

https示例

使用自签名证书 + SpringBoot构建

使用openssl创建自签名证书(pem格式)

# 一步直接生成私钥以及证书文件
openssl req -x509 -newkey rsa:4096 -sha256 -days 3650 -nodes \
  -keyout private.key -out wangtaoj.crt \
  -subj "/C=CN/ST=Hunan/L=Changsha/O=wangtaoj/OU=wangtaoj/CN=www.wangtaoj.com" \
  -addext "subjectAltName=DNS:localhost,DNS:www.wangtaoj.com,IP:127.0.0.1"
  
# 查看证书内容
openssl x509 -in wangtaoj.crt -text -noout

参数说明：

• -x509：生成自签名证书
• -newkey rsa:4096：生成 4096 位的 RSA 私钥
• -sha256：使用 SHA-256 签名算法
• -days 3650：证书有效期（10年）
• -nodes：不加密私钥（无密码）
• -keyout server.key：私钥输出文件
• -out server.crt：证书输出文件
• -subj：证书主题（按需修改）：
  • C：国家（如 CN，代表中国）
  • ST：省/州
  • L：城市
  • O：组织名
  • OU：部门
  • CN：主域名
• -addext：添加扩展（支持多域名/IP）(必须添加)：
  • DNS:localhost：域名
  • IP:127.0.0.1：IP 地址

关键说明：

1. SAN（Subject Alternative Name）：

   现代浏览器要求证书包含 SAN 扩展，务必在 subjectAltName 中添加所有需要支持的域名/IP，否则浏览器会提示没有指定主题备用名称

2. 上面的证书便可以通过localhost、www.wangtaoj.com、127.0.0.1访问，并且是安全的。

操作系统安装该证书文件

macos需要在钥匙串访问->登录页面，将证书拖进去，然后双击证书，打开详情在信任里选择始终信任即可。

Spring Boot应用https配置

pem格式

server:
  port: 443
  ssl:
    certificate: classpath:certificate/wangtaoj.crt
    certificate-private-key: classpath:certificate/private.key

pkcs12文件

server:
  port: 443
  ssl:
    key-store-password: 123456
    key-store-type: PKCS12
    key-store: classpath:certificate/wastonl.p12