面试题：网络编程：HTTPS加密原理中的对称加密与非对称加密结合机制

Question

HTTPS在加密过程中综合运用了对称加密和非对称加密，请详细说明这两种加密方式是如何协同工作的，各自承担什么角色，以及这样做的好处和可能面临的风险。

Answer 1

协同工作方式

1. 握手阶段：
   • 客户端向服务器发送请求，服务器返回公钥。这是基于非对称加密的通信。
   • 客户端生成一个随机数（预主密钥），用服务器的公钥加密后发送给服务器。只有服务器能用对应的私钥解密得到预主密钥。
   • 客户端和服务器根据预主密钥，通过一系列计算得到会话密钥。这个会话密钥是对称加密密钥。
2. 数据传输阶段：
   • 客户端和服务器使用会话密钥（对称加密密钥）对传输的数据进行加密和解密。

各自承担角色

1. 非对称加密：
   • 在握手阶段用于安全地交换对称加密所需的密钥（如预主密钥）。它可以保证密钥传输过程的安全性，因为只有持有私钥的服务器能解密得到预主密钥，其他人即使截获也无法解密。
2. 对称加密：
   • 在数据传输阶段对实际传输的数据进行加密和解密。由于对称加密算法计算速度快，适合大量数据的加密，能满足网络数据传输的效率要求。

好处

1. 安全性：非对称加密用于密钥交换，保证了密钥传输的安全性，而对称加密用于数据传输加密，保障了数据传输过程中的保密性。两者结合，提升了整个通信过程的安全性。
2. 效率：对称加密计算速度快，适合大量数据加密；非对称加密虽然计算速度慢，但在密钥交换这种对速度要求相对不高的场景下使用，两者相辅相成，在保证安全的同时兼顾了效率。

可能面临的风险

1. 非对称加密相关风险：
   • 私钥泄露风险：如果服务器的私钥被窃取，攻击者就可以解密客户端发送的预主密钥，进而获取会话密钥，破解后续通信数据。
   • 中间人攻击：攻击者可能伪装成服务器，向客户端发送自己的公钥，拦截并篡改通信内容。虽然有证书机制来防止这种情况，但如果证书验证环节被绕过，仍存在风险。
2. 对称加密相关风险：
   • 密钥管理风险：如果会话密钥在生成、存储或传输过程中出现安全漏洞，攻击者获取了会话密钥，就可以轻松解密通信数据。
   • 算法破解风险：随着计算能力的提升，如果对称加密算法被破解，通信数据的保密性将受到威胁。