Https协议简析

Https协议简析

HTTPS是一种通过计算机网络进行安全通信的传输协议，经由HTTP进行通信，利用SSL/TLS建立全信道，加密数据包。HTTPS使用的主要目的是提供对网站服务器的身份认证，同时保护交换数据的隐私与完整性。

HTTPS协议 = HTTP协议 + SSL/TLS协议，在HTTPS数据传输的过程中，需要用SSL/TLS对数据进行加密和解密，需要用HTTP对加密后的数据进行传输，由此可以看出HTTPS是由HTTP和SSL/TLS一起合作完成的。

名词解释

明文： 明文指的是未被加密过的原始数据。

密文： 明文被某种加密算法加密之后，会变成密文，从而确保原始数据的安全。密文也可以被解密，得到原始的明文。

密钥： 密钥是一种参数，它是在明文转换为密文或将密文转换为明文的算法中输入的参数。密钥分为对称密钥与非对称密钥，分别应用在对称加密和非对称加密上。

对称加密： 对称加密又叫做私钥加密，即信息的发送方和接收方使用同一个密钥去加密和解密数据。对称加密的特点是算法公开、加密和解密速度快，适合于对大数据量进行加密，常见的对称加密算法有DES、3DES、TDEA、Blowfish、RC5和IDEA。

其加密过程如下：明文 + 加密算法 + 私钥 => 密文
解密过程如下：密文 + 解密算法 + 私钥 => 明文

对称加密中用到的密钥叫做私钥，私钥表示个人私有的密钥，即该密钥不能被泄露。
其加密过程中的私钥与解密过程中用到的私钥是同一个密钥，这也是称加密之所以称之为“对称”的原因。由于对称加密的算法是公开的，所以一旦私钥被泄露，那么密文就很容易被破解，所以对称加密的缺点是密钥安全管理困难。

非对称加密： 非对称加密也叫做公钥加密。非对称加密与对称加密相比，其安全性更好。对称加密的通信双方使用相同的密钥，如果一方的密钥遭泄露，那么整个通信就会被破解。而非对称加密使用一对密钥，即公钥和私钥，且二者成对出现。私钥被自己保存，不能对外泄露。公钥指的是公共的密钥，任何人都可以获得该密钥。用公钥或私钥中的任何一个进行加密，用另一个进行解密。

被公钥加密过的密文只能被私钥解密，过程如下：
明文 + 加密算法 + 公钥 => 密文， 密文 + 解密算法 + 私钥 => 明文

被私钥加密过的密文只能被公钥解密，过程如下：
明文 + 加密算法 + 私钥 => 密文， 密文 + 解密算法 + 公钥 => 明文

由于加密和解密使用了两个不同的密钥，这就是非对称加密“非对称”的原因。
非对称加密的缺点是加密和解密花费时间长、速度慢，只适合对少量数据进行加密。
在非对称加密中使用的主要算法有：RSA、Elgamal、Rabin、D-H、ECC（椭圆曲线加密算法）等。

HTTPS 的实现原理

HTTPS的整体过程分为证书验证和数据传输阶段，具体的交互过程如下：

• 客户端向服务器发起HTTPS请求，连接到服务器的443端口

• 服务器端有一个密钥对，即公钥和私钥，是用来进行非对称加密使用的，服务器端保存着私钥，不能将其泄露，公钥可以发送给任何人。

• 服务器将自己的公钥发送给客户端。

• 客户端收到服务器端的公钥之后，会对公钥进行检查，验证其合法性，如果发现公钥有问题，那么HTTPS传输就无法继续。严格的说，这里应该是验证服务器发送的数字证书的合法性，关于客户端如何验证数字证书的合法性。如果公钥合格，那么客户端会生成一个随机值，这个随机值就是用于进行对称加密的密钥，即客户端密钥。然后用服务器的公钥对客户端密钥进行非对称加密，这样客户端密钥就变成密文了，至此，HTTPS中的第一次HTTP请求结束。

• 客户端会发起HTTPS中的第二个HTTP请求，将加密之后的客户端密钥发送给服务器。

• 服务器接收到客户端发来的密文之后，会用自己的私钥对其进行非对称解密，解密之后的明文就是客户端密钥，然后用客户端密钥对数据进行对称加密，这样数据就变成了密文。

• 然后服务器将加密后的密文发送给客户端。

• 客户端收到服务器发送来的密文，用客户端密钥对其进行对称解密，得到服务器发送的数据。这样HTTPS中的第二个HTTP请求结束，整个HTTPS传输完成。

(1) 证书验证阶段：

• 浏览器发起 HTTPS 请求；
• 服务端返回 HTTPS 证书；
• 客户端验证证书是否合法，如果不合法则提示告警。

(2) 数据传输阶段：

• 当证书验证合法后，在本地生成随机数；
• 通过公钥加密随机数，并把加密后的随机数传输到服务端；
• 服务端通过私钥对随机数进行解密；
• 服务端通过客户端传入的随机数构造对称加密算法，对返回结果内容进行加密后传输。

数据传输是用对称加密

非对称加密的加解密效率是非常低的，而 http 的应用场景中通常端与端之间存在大量的交互，非对称加密的效率是无法接受的。

在 HTTPS 的场景中只有服务端保存了私钥，一对公私钥只能实现单向的加解密，所以 HTTPS 中内容传输加密采取的是对称加密，而不是非对称加密。

为什么需要 CA 认证机构颁发证书？

HTTP 协议被认为不安全是因为传输过程容易被监听者勾线监听、伪造服务器，而 HTTPS 协议主要解决的便是网络传输的安全性问题。

假设不存在认证机构，任何人都可以制作证书，这带来的安全风险便是经典的“中间人攻击”问题。

浏览器确保 CA 证书的合法性

证书包含的信息

• 颁发机构信息
• 公钥
• 公司信息
• 域名
• 有效期
• 指纹

证书的合法性依据

权威机构是要有认证的，不是随便一个机构都有资格颁发证书，不然也不叫做权威机构；

证书的可信性基于信任制，权威机构需要对其颁发的证书进行信用背书，只要是权威机构生成的证书，就认为是合法的。

所以权威机构会对申请者的信息进行审核，不同等级的权威机构对审核的要求也不一样，于是证书也分为免费的、便宜的和贵的。

浏览器验证证书的合法性

浏览器发起 HTTPS 请求时，服务器会返回网站的 SSL 证书，浏览器需要对证书做以下验证

• 验证域名、有效期等信息是否正确：证书上都有包含这些信息，比较容易完成验证

• 判断证书来源是否合法：每份签发证书都可以根据验证链查找到对应的根证书，操作系统、浏览器会在本地存储权威机构的根证书，利用本地根证书可以对对应机构签发证书完成来源验证

• 判断证书是否被篡改：需要与 CA 服务器进行校验

• 判断证书是否已吊销：通过CRL（Certificate Revocation List 证书注销列表）和 OCSP（Online Certificate Status Protocol 在线证书状态协议）实现，其中 OCSP 可用于第3步中以减少与 CA 服务器的交互，提高验证效率。

本地随机数被窃取怎么办？

证书验证是采用非对称加密实现，但是传输过程是采用对称加密，而其中对称加密算法中重要的随机数是由本地生成并且存储于本地的

其实 HTTPS 并不包含对随机数的安全保证，HTTPS 保证的只是传输过程安全，而随机数存储于本地，本地的安全属于另一安全范畴，应对的措施有安装杀毒软件、反木马、浏览器升级修复漏洞等。

用了 HTTPS 会被抓包吗？

HTTPS 的数据是加密的，常规下抓包工具代理请求后抓到的包内容是加密状态，无法直接查看。

但是，正如前文所说，浏览器只会提示安全风险，如果用户授权仍然可以继续访问网站，完成请求。因此，只要客户端是我们自己的终端，我们授权的情况下，便可以组建中间人网络，而抓包工具便是作为中间人的代理。通常 HTTPS 抓包工具的使用方法是会生成一个证书，用户需要手动把证书安装到客户端中，然后终端发起的所有请求通过该证书完成与抓包工具的交互，然后抓包工具再转发请求到服务器，最后把服务器返回的结果在控制台输出后再返回给终端，从而完成整个请求的闭环。
既然 HTTPS 不能防抓包，那 HTTPS 有什么意义？

HTTPS 可以防止用户在不知情的情况下通信链路被监听，对于主动授信的抓包操作是不提供防护的，因为这个场景用户是已经对风险知情。要防止被抓包，需要采用应用级的安全防护，例如采用私有的对称加密，同时做好移动端的防反编译加固，防止本地算法被破解。

Https的优缺点

优点

安全性方面

• 使用HTTPS协议可认证用户和服务器，确保数据发送到正确的客户机和服务器
• HTTPS协议是由SSL+HTTP协议构建的可进行加密传输、身份认证的网络协议，要比http协议安全，可防止数据在传输过程中不被窃取、改变，确保数据的完整性。
• HTTPS是现行架构下最安全的解决方案，虽然不是绝对安全，但它大幅增加了中间人攻击的成本。

缺点

技术方面

• 相同网络环境下，HTTPS协议会使页面的加载时间延长近50%，增加10%到20%的耗电。此外，HTTPS协议还会影响缓存，增加数据开销和功耗。
• HTTPS协议的安全是有范围的，在黑客攻击、拒绝服务攻击、服务器劫持等方面几乎起不到什么作用。
• 最关键的，SSL 证书的信用链体系并不安全。特别是在某些国家可以控制 CA 根证书的情况下，中间人攻击一样可行。

成本方面

• SSL的专业证书需要购买，功能越强大的证书费用越高。个人网站、小网站可以选择入门级免费证书
• SSL 证书通常需要绑定 固定IP，为服务器增加固定IP会增加一定费用；
• HTTPS 连接服务器端资源占用高较高多，相同负载下会增加带宽和服务器投入成本；

HTTPS与HTTP的一些区别

• HTTPS协议需要到CA申请证书，一般免费证书很少，需要交费。

• HTTP协议运行在TCP之上，所有传输的内容都是明文，HTTPS运行在SSL/TLS之上，SSL/TLS运行在TCP之上，所有传输的内容都经过加密的。

• HTTP和HTTPS使用的是完全不同的连接方式，用的端口也不一样，前者是80，后者是443。

• HTTPS可以有效的防止运营商劫持，解决了防劫持的一个大问题。

参考于 https://www.cnblogs.com/imstudy/p/12015889.html