HTTPS协议

一、HTTPS协议概念

• 超文本传输安全协议（Hypertext Transfer Protocol Secure，简称：HTTPS）是一种通过计算机网络进行安全通信的传输协议。HTTPS经由HTTP进行通信，利用SSL/TLS来加密数据包。HTTPS的主要目的是提供对网站服务器的身份认证，保护交换数据的隐私与完整性。HTTP协议采用明文传输信息，存在信息窃听、信息篡改和信息劫持的风险，而协议TLS/SSL具有身份验证、信息加密和完整性校验的功能，可以避免此类问题发生。安全层的主要职责就是对发起的HTTP请求的数据进行加密操作 和 对接收到的HTTP的内容进行解密操作。

二、HTTPS通信（握手）过程

1. 客户端向服务器发起请求，请求中包含使用的协议版本号、生成的一个随机数、以及客户端支持的加密方法。
2. 服务器端接收到请求后，确认双方使用的加密方法、并给出服务器的证书、以及一个服务器生成的随机数。
3. 客户端确认服务器证书有效后，生成一个新的随机数，并使用数字证书中的公钥，加密这个随机数，然后发给服 务器。并且还会提供一个前面所有内容的 hash 的值，用来供服务器检验。
4. 服务器使用自己的私钥，来解密客户端发送过来的随机数。并提供前面所有内容的 hash 值来供客户端检验。
5. 客户端和服务器端根据约定的加密方法使用前面的三个随机数，生成对话秘钥，以后的对话过程都使用这个秘钥来加密信息。

三、HTTPS的优缺点

• 优点：
  • 使用HTTPS协议可以认证用户和服务器，确保数据发送到正确的客户端和服务器
  • 使用HTTPS协议可以进行加密传输、身份认证，通信更加安全，防止数据在传输过程中被窃取、修改，确保数据安全性
  • HTTPS是现行架构下最安全的解决方案，虽然不是绝对的安全，但是大幅增加了中间人攻击的成本
• 缺点：
  • HTTPS需要做服务器和客户端双方的加密个解密处理，耗费更多服务器资源，过程复杂
  • HTTPS协议握手阶段比较费时，增加页面的加载时间
  • SSL证书是收费的，功能越强大的证书费用越高
  • HTTPS连接服务器端资源占用高很多，支持访客稍多的网站需要投入更大的成本
  • SSL证书需要绑定IP，不能再同一个IP上绑定多个域名

四、HTTPS如何保证安全

• 结合两种加密⽅式，将对称加密的密钥使⽤⾮对称加密的公钥进⾏加密，然后发送出去，接收⽅使⽤私钥进⾏解密得到对称加密的密钥，然后双⽅可以使⽤对称加密来进⾏沟通。 此时⼜带来⼀个问题，中间⼈问题：如果此时在客户端和服务器之间存在⼀个中间⼈,这个中间⼈只需要把原本双⽅通信互发的公钥,换成⾃⼰的公钥,这样中间⼈就可以轻松解密通信双⽅所发送的所有数据。 所以这个时候需要⼀个安全的第三⽅颁发证书（CA），证明身份的身份，防⽌被中间⼈攻击。 证书中包括：签发者、证书⽤途、使⽤者公钥、使⽤者私钥、使⽤者的HASH算法、证书到期时间等。但是问题来了，如果中间⼈篡改了证书，那么身份证明是不是就⽆效了？这个证明就⽩买了，这个时候需要⼀个新的技术，数字签名。 数字签名就是⽤CA⾃带的HASH算法对证书的内容进⾏HASH得到⼀个摘要，再⽤CA的私钥加密，最终组成数字签名。当别⼈把他的证书发过来的时候,我再⽤同样的Hash算法,再次⽣成消息摘要，然后⽤CA的公钥对数字签名解密,得到CA创建的消息摘要,两者⼀⽐,就知道中间有没有被⼈篡改了。这个时候就能最⼤程度保证通信的安全了。

• 对称加密：

  • 即通信的双⽅都使⽤同⼀个秘钥进⾏加解密，对称加密虽然很简单性能也好，但是⽆法解决⾸次把秘钥发给对⽅的问题，很容易被⿊客拦截秘钥。

• 非对称加密：

  ⾮对称加密虽然安全性更⾼,但是带来的问题就是速度很慢,影响性能。

  • 私钥 + 公钥= 密钥对
  • 即⽤私钥加密的数据,只有对应的公钥才能解密,⽤公钥加密的数据,只有对应的私钥才能解密
  • 因为通信双⽅的⼿⾥都有⼀套⾃⼰的密钥对,通信之前双⽅会先把⾃⼰的公钥都先发给对⽅
  • 然后对⽅再拿着这个公钥来加密数据响应给对⽅,等到到了对⽅那⾥,对⽅再⽤⾃⼰的私钥进⾏解密

五、TLS/SSL的工作原理

• TLS/SSL概述

  • 即安全传输层协议

  • TLS/SSL的工作方式就是客户端使用非对称加密与服务器进行通信,实现身份的验证并协商对称加密使用的秘钥。对称加密算法采用协商秘钥对信息以及信息摘要进行加密通信,不同节点之间采用的对称秘钥不同,从而保证信息只能通信双方获取。

  • TLS/SSL全称安全传输层协议（Transport Layer Security）, 是介于TCP和HTTP之间的一层安全协议，不影响原有的TCP协议和HTTP协议，所以使用HTTPS基本上不需要对HTTP页面进行太多的改造。TLS/SSL的功能实现主要依赖三类基本算法。

• TLS/SSL功能实现

  • 散列函数hash：基于散列函数验证信息的完整性
  • 对称加密：对称加密算法采用协商的秘钥对数据加密
  • 非对称加密：非对称加密实现身份认证和秘钥协商

六、数字证书

• 数字证书产生的原因
  • 现在的方法也不一定是安全的，因为没有办法确定得到的公钥就一定是安全的公钥。可能存在一个中间人，截取了对方发给我们的公钥，然后将他自己的公钥发送给我们，当我们使用他的公钥加密后发送的信息，就可以被他用自己的私钥解密。然后他伪装成我们以同样的方法向对方发送信息，这样我们的信息就被窃取了，然而自己还不知道。为了解决这样的问题，可以使用数字证书。
• 数字证书概念及工作原理
  • 首先使用一种 Hash 算法来对公钥和其他信息进行加密，生成一个信息摘要，然后让有公信力的认证中心（简称 CA ）用它的私钥对消息摘要加密，形成签名。最后将原始的信息和签名合在一起，称为数字证书。当接收方收到数字证书的时候，先根据原始信息使用同样的 Hash 算法生成一个摘要，然后使用公证加工的公钥来对数字证书中的摘要进行解密，最后将解密的摘要和生成的摘要进行对比，就能发现得到的信息是否被更改了。这个方法最要的是认证中心的可靠性，一般浏览器里会内置一些顶层的认证中心的证书，相当于我们自动信任了他们，只有这样才能保证数据的安全。要进行对比，就能发现得到的信息是否被更改了。