1994年丰南县二中毕业证：HTTPS系列干货：HTTPS原理详解

HTTPS一系列干货(一)：HTTPS原理详解

为鼓励全球网站的HTTPS一些互联网公司提出了自己的要求：

1）Google已经调整了搜索引擎算法，允许使用HTTPS网站在搜索中排名更高；

2）从2017年开始，Chrome已采用浏览器HTTP协议网站标注为不安全网站；

5）新一代的HTTP支持/2协议需要HTTPS为基础。

等等，所以想必在不久的将来，整个网络HTTPS势在必行。

1、HTTP协议（HyperTextTransferProtocol，超文本传输协议：客户浏览器或其他程序Web应用层通信协议服务器之间。

2、HTTPS协议（HyperTextTransferProtocoloverSecureSocketLayer）：可以理解为HTTP SSL/TLS，即HTTP下加入SSL层，HTTPS安全基础是SSL，因此，需要详细的加密内容SSL，用于安全的HTTP数据传输。

如上图所示HTTPS相比HTTP多了一层SSL/TLS

SSL（SecureSocketLayer，安全套接字层）：1994年为Netscape所研发，SSL协议位于TCP/IP为数据通信提供安全支持，为数据通信提供安全支持。

TLS（TransportLayerSecurity，传输层安全)SSL，它最初的几个版本（SSL1.0、SSL2.0、SSL3.0）1999年由网景公司开发3.1开始被IETF标准化和改名已经发展到现在TLS1.0、TLS1.1、TLS1.2三个版本。SSL3.0和TLS1.0由于使用安全漏洞。TLS1.3变化会比较大，还处于草案阶段。目前使用最广泛的是TLS1.1、TLS1.2。

据记载，公元前400年，古希腊人发明了更换密码；在第二次世界大战期间，德国军方使用了恩尼格玛密码机，因此密码学在社会发展中得到了广泛的应用。

1、对称加密

有两种流式和分组，加密和解密使用相同的密钥。

例如：DES、AES-GCM、ChaCha20-Poly1305等

2、非对称加密

加密使用的密钥不同于解密使用的密钥，分别称为公钥、私钥、公钥和算法，私钥是保密的。非对称加密算法性能低，但安全性强。由于其加密特性，非对称加密算法可以加密的数据长度也有限。

例如：RSA、DSA、ECDSA、DH、ECDHE

3、哈希算法

将任何长度的信息转换为较短的固定长度值，通常比信息小得多，算法不可逆。

例如：MD5、SHA-1、SHA-2、SHA-256等

4、数字签名

签名是在信息后面添加一段内容(信息通过hash后值)可以证明信息没有修改。hash值一般加密后(即签名)发送信息，以确保此hash是否值得修改。

一、HTTP访问过程

抓包如下：

如上图所示，HTTP在请求过程中，客户端和服务器之间没有身份确认过程，所有数据都明确传输，互联网上裸奔，容易受到黑客攻击，如下：

可以看出，客户发出的请求很容易被黑客拦截。如果黑客此时冒充服务器，可以将任何信息返回客户端而不被客户端检测到。因此，我们经常听到劫持这个词

在下面的两张图片中，浏览器充相同的内容URL，左边是正确的响应，右边是劫持后的响应

所以HTTP传输的风险包括：

(1)窃听风险:黑客可以知道通讯内容。

(2)篡改风险:黑客可以修改通信内容。

(3)冒险:黑客可以冒充他人参与通信。

二、HTTP向HTTPS演化的过程

第一步：为了防止上述现象的发生，人们想出了一种方法：加密传输信息（即使黑客被截获，也无法破解）

如上图所示，该方法属于对称加密，双方拥有相同的密钥，信息安全传输，但该方法的缺点是：

(1)不同的客户端和服务器数量庞大，双方都需要维护大量的密钥，维护成本很高

（2）因每个客户端、服务器的安全级别不同，密钥极易泄露

第二步：由于使用对称加密时密钥维护如此繁琐，我们将尝试使用非对称加密

如上图所示，客户端使用公钥对请求内容进行加密，服务器使用私钥对内容进行解密，但上述过程也存在缺点：

(1)公钥是公开的(即黑客也会有公钥)，所以第一④如果步私钥加密的信息被黑客截获，可以用公钥解密，获取内容

第三步：由于非对称加密也存在缺陷，我们将对称加密与非对称加密相结合，取其精华，去其糟粕，充分发挥各自的优势

如上图所示

（1）第③步骤时，客户端说：（我们使用对称加密，这是对称加密算法和对称密钥）用公钥加密，然后传输到服务器

(2)服务器收到信息后，用私钥解密，提取对称加密算法和对称密钥。

(3)对称加密可用于后续两者之间信息的传输。

遇到的问题:

(1)客户端如何获得公钥？

(2)如何确认服务器是真实的，而不是黑客

第四步：获取公钥并确认服务器身份

1、获取公钥

(1)提供下载公钥的地址，让客户端在回复前下载。(缺点:下载地址可能是假的；客户端每次回复前下载公钥也很麻烦。)(2)回复开始时，服务器向客户发送公钥(缺点:黑客冒充服务器，向客户发送假公钥)

2、有一种方法可以安全地获得公钥，防止黑客冒充它？这需要终极武器：SSL证书（）

如上图所示，在第②步时服务器发送SSL证书给客户端，SSL具体内容包括：

(一)证书发布机构CA

(2)证书的有效期

（3）公钥

(4)证书所有者

（5）签名

3、客户端从服务端发送SSL以浏览器为例，对证书的真实性进行验证：

(1)首先，浏览器阅读证书中的证书所有者、有效期等信息，并逐一验证

(2)浏览器开始搜索操作系统中内置的可信证书发布机构CA，服务器务器的证书CA比对，用于校验证书是否为合法机构颁发

(3)如果找不到，浏览器会报错，说明服务器发的证书不可信。

(4)如果发现，浏览器将从操作系统中取出发起人CA公钥，然后解密服务器发送的证书中的签名

(5)浏览器使用相同的浏览器hash算法计算服务器发送的证书hash值，计算这个hash与证书签名进行比较

（6）对比结果一致，则证明服务器发来的证书合法，没有被冒充

(7)此时浏览器可以读取证书中的公钥进行后续加密

4、所以通过发送SSL证书的形式，既解决了公钥获取问题，又解决了黑客冒充问题，一举两得，HTTPS形成了加密过程

所以相比HTTP，HTTPS传输更安全

(1)所有信息都是加密传播的，黑客不能窃听。

(2)有验证机制，一旦被篡改，通信双方会立即发现。

(3)配备身份证，防止身份冒充。

综上所述，相比HTTP协议，HTTPS该协议增加了大量的握手、加密和解密过程，尽管过程非常复杂，但它可以确保数据传输的安全。因此，在这个互联网扩张的时代，隐藏着各种看不见的危机。为了保证数据的安全，维护网络的稳定，建议大家多推广HTTPS。

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