关于HTTPS

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作者：@ZJXin
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一、HTTPS基础知识

基础知识

什么是HTTPS

HTTPS(Hypertext Transfer Protocol Security)，安全超文本传输协议，在http后面加上的s代表 security，表示现在使用的是提供安全服务的HTTP协议。它使用安全套接字层(SSL)进行信息交换，简单来说，它是HTTP的安全版，是使用SSL/TLS加密的HTTP协议。

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。

HTTPS是在HTTP上建立SSL加密层，并对传输数据进行加密，是HTTP协议的安全版。HTTPS协议的主要作用是：

1. 对数据进行加密，并建立一个信息安全通道，来保证传输过程中的网络安全
2. 对网站服务器进行真实身份认证

HTTPS和HTTP的区别

1. HTTPS是加密传输协议，HTTP是明文传输协议
2. HTTPS需要用到SSL证书，而HTTP不用
3. HTTPS标准443，HTTP标准端口80
4. HTTPS基于传输层，HTTP基于应用层

HTTPS的大致过程

1. 建立服务器443端口连接
2. SSL握手:随机数，证书，密钥，加密算法
3. 发送加密请求
4. 发送加密响应
5. 关闭SSL
6. 关闭TCP

二、TLS/SSL工作原理

安全套接字层 SSL(Secure Socket Layer)
运输层安全 TLS(Transport Layer Security)

SSL作用在端系统应用层的HTTP和运输层之间，在TCP之上建立起一个安全通道，为通过TCP传输的应用层数据提供安全保障。

IETE在SSL3.0的基础上设计了TLS协议，为所有基于TCP的网路应用提供安全数据传输服务。

TLS/SSL的功能实现主要依赖于三类基本算法： 散列函数 、对称加密 和 非对称加密，其利用非对称加密实现身份认证和密钥协商，对称加密算法采用协商的密钥对数据加密，基于散列函数验证信息的完整性。

SSL提供的安全服务可以归纳为以下三类：

1. SSL服务器鉴别，允许用户证实服务器的身份。支持SSL的客户端通过验证来自服务器的证书，来鉴别服务器的真实身份并获得服务器的公钥。
2. SSL客户鉴别，SSL的可选安全服务，允许服务器证实客户的身份
3. 加密的SSL会话，对客户和服务器间发送的所有报文进行加密，并检测报文是否被篡改

TLS的基本工作方式是，客户端使用非对称加密与服务器进行通信，实现身份验证并协商对称加密使用的密钥，然后对称加密算法采用协商密钥对信息以及信息摘要进行加密通信，不同的节点之间采用的对称密钥不同，从而可以保证信息只能通信双方获取。

二、SSL握手

SSL握手的大致过程

1. 客服端发送随机数①，以及支持的加密算法(如RSA公钥加密算法)
2. 服务端发送随机数②，以及服务器公钥，并确认加密方法
3. 客户端发送用服务器公钥加密的随机数③
4. 服务器用私钥解密这个随机数③，用加密方法计算生成对称加密的密钥给客户端
5. 接下来的报文都用双方协定好的加密方法和密钥，进行加密通信

SSL握手的详细过程

(一) 客户端发出加密通信请求client_hello

提供：

1. 协议版本(如TSL1.0)
2. 随机数①(用于生成对话密钥)
3. 支持的加密方法(如RSA加密)
4. 支持的压缩方法

(二) 服务器回应server_hello

回应内容：

1. 确认使用的加密通信协议版本
2. 随机数②(用于生成对话密钥)
3. 确认加密算法(RSA)
4. 服务器证书(包含非对称加密的公钥)
5. (可选)要求客户端提供证书请求

(三) 客户端验证证书

如果证书不是可信即构颁布，或证书域名与实际域名不符，或者证书已经过期，就会向访问者显示一个警告，是否继续通信

(四) 客户端回应

证书没问题，就会取出证书中的服务器公钥
然后发送:

1. 随机数③(pre-master key，此随机数用服务器公钥加密，防止被窃听)
2. 编码改变通知(表示随后的信息都将用双方商定的方法和密钥发送)
3. 客户端握手结束通知

(五) 双方生成会话密钥

双方同时有了三个随机数，接着用事先商定的加密算法，各自生成同一把会话密钥

服务端用自己的非对称加密私钥解密随机数③，会计算生成本次所用的会话密钥(对称加密的密钥)

(六) 服务器最后响应

服务器生成会话密钥后，向客户端发送：

1. 编码改变通知
2. 服务器握手结束

至此，握手阶段全部结束，接下来客户端与服务器进入加密通信，用会话密钥加密内容

SSL握手过程