在这篇文章中，我们想向您简要介绍一下 TLS（传输层安全），它是一种广泛用于与 PostgreSQL 结合用于加密客户端/服务器连接的技术。
什么是 TLS？
TLS 是“传输层安全性”的缩写，它是一种确保您通过 TCP 连接发送的任何数据免受攻击者攻击的方法。
要了解 TLS 的工作原理，您首先需要了解一些有关加密的内容。
对称加密
如果您有一个文本“我喜欢奶酪”并用英文字母表中的下一个字符替换每个字符（将 a 替换为 b，将 b 替换为 c，……，将 z 替换为 a），那么您就拥有了基本的对称加密。您可以将消息“ j mjlf diddtf ”传输给您的朋友，他们可以通过消息并将每个字符替换为前一个字符（将 b 替换为 a，将 c 替换为 b，… 将 a 替换为 z），他们将知道你最喜欢的零食。
在数学上，对称加密可以这样表示：
如果 enc(x, k)=e 是使用密钥 k 将 x 加密为 e 的函数，则使用反函数 enc^-1(e, k)=x使用 k 将 e 解密回 x。
这是一个极其简单的例子，而且很容易破解。有更复杂的对称加密数据的方法，除非您知道密钥，否则无法破解。对称加密的一个著名例子是第二次世界大战期间使用的 Enigma 机。虽然 enigma (III) 加密在第二次世界大战后期可以破解，但更高级的 enigma (IV) 加密直到今天仍然难以破解。
对称加密有两个实用性问题。一方面，您将需要许多不同的密钥（基本上每个连接一个），因此客户端 B 无法解密服务器发送给客户端 A 的任何内容，例如。另一方面，没有简单的方法可以将密钥本身安全地传达给新客户。
当您管理两个相互通信的服务器时，这不是问题，因为它们都受到高度信任，并且连接不会经常更改。您的客户（您对其硬件和软件几乎没有控制权）不能得到同等程度的信任，并且可能会定期添加新客户。
因此，为了让客户端能够发送和接收加密消息，您需要一些不同的东西。
非对称加密
非对称加密的基础是私钥和公钥的原理，它们一起被称为密钥对。两者通常来自同一组随机数，虽然公钥可用于加密数据，但只有私钥可用于再次解密。
这意味着您可以将您的公钥交给任何人，以便他们可以加密他们想要发送给您的内容，并且只有您才能使用私钥对其进行解密。
在数学上，非对称加密可以这样表示：
如果 enc(x, k_pub)=e 是使用公钥 k_pub 将 x 加密为 e
的函数，那么函数 dec(e, k_priv)=x 用于解密 e ，使用私钥 k_priv，回到 x。
就像对称加密一样，有一些非对称加密比其他加密更不安全，但我们现在不需要担心这一点。
重要的是我们有一种发送加密数据的方法，而不必用我们的密钥信任客户端。
签名验证
非对称加密的另一个好处是它不仅可以用于加密，还可以为数据附加签名。发送方可以计算数据的校验和，并使用他们的私钥对其进行加密以生成签名。接收方计算相同数据的校验和，并将其与发送方的校验和进行比较，后者是使用公钥从签名中解密的。
TLS 如何工作？
TLS 混合使用非对称和对称加密。请记住，理想情况下，对称加密需要为每个连接使用不同的密钥，并且密钥交换很难安全地进行。但同时，与非对称加密相比，对称加密更容易（即更快、更便宜）计算，并且仍然提供类似的安全性。
因此，非对称加密仅用于初始握手，以派生或交换随机密钥，该密钥将用于对称加密连接的其余部分。
创建和交换随机密钥有两种方式：
- 客户端随机生成密钥并使用服务器的公钥对其进行加密。在这种情况下，密码被加密发送到服务器。
- 双方就一个随机值达成一致，并使用这个随机值、他们自己的私钥和另一方的公钥得出一个共享的秘密。这种计算可以在双方完成并产生相同的密码，因此密码本身永远不需要传输。（这被称为 Diffie-Hellman 密钥交换）
第二种方法只有在双方都有密钥对时才有用。当您从计算机访问网站时，通常使用第一种方法，因为您无需使用密钥对即可访问 HTTPS 加密的网站。
如何使用非对称加密进行身份验证？
如果您已经知道给定服务器的公钥，那么您可以挑战他们以测试他们是否确实拥有匹配的私钥。使用已知的公钥，您可以加密随机消息并将其发送到服务器，要求它为您解密。如果已知公钥与服务器中安装的私钥匹配，那么服务器发回的解密消息也将匹配您最初加密的随机消息。
这意味着您可以相信服务器是真实的——否则，它不应该拥有与您已经知道的公钥匹配的私钥。这就是known_hostsssh 文件的工作方式。
但是，还有另一种验证另一方的方法。当您浏览网页时，您没有互联网上每台服务器的已知公钥列表。
因此，在第一次连接时，服务器会向您发送其公钥。但是您如何确定该密钥实际上属于您期望的服务器呢？毕竟，您可能正在尝试访问www.myimaginarydomain.com并且攻击者将您的呼叫转移到他们自己的服务器。
这个问题的解决方法很简单：www.myimaginarydomain.com可以使用已由私钥签名的公钥，该私钥的公钥已安装在您的系统上。这些公钥称为“证书颁发机构”(CA) 证书。有时它更复杂，因为 CA 证书本身几乎从不用于直接签署“最终用户”证书，而是用于签署中间证书，并且可以验证整个链。
例如，证书www.myimaginarydomain.com可能由“Imaginary Corporation CA”签名，该 CA 可能由“Imaginary Global Trust Corporation”签名。如果“Imaginary Global Trust Corporation”的证书是您的系统或浏览器的证书库的一部分，那么服务器交付的证书www.myimaginarydomain.com将被您的系统信任。
最后，只有当其他方的地址与证书中包含的地址匹配时，才会信任连接。如果www.myimaginarydomain.com使用了www.notmyimaginarydomain.com,不打算建立连接的证书。
TLS 世界中的术语
虽然很容易将我们刚刚谈到的所有内容都视为公钥和私钥对——事实上，除了一点元数据和签名之外，无非如此——某些术语经常被使用在 TLS 的上下文中使用。
- 公钥通常称为“证书”——有服务器证书，可用于识别服务器并向其发送加密消息，还有客户端证书，可用于做同样的事情，除了一切朝着客户的方向前进。
- TLS 上下文中的私钥通常简称为“密钥”。
- 签署其他证书的实体（公司或个人）称为证书颁发机构 (CA)；如果您信任此 CA，则可以信任由他们签署的证书。
- 属于 CA 用于签署其他证书的私钥的公钥称为 CA 证书。
- 为了让 CA 签发证书，用户创建一个密钥和一个证书签名请求 (CSR) – CSR 包含公钥和该证书应用于的域名或 IP 地址。
- 将要使用证书的服务器的域名或 IP 地址包含在证书的通用名称 (CN) 字段中。对于客户端证书，CN 通常包含用户名。
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