HTTPS原理剖析

一。HTTP隐患

客户端向服务器发送HTTP请求，服务器收到请求后返回响应给客户端：

抓包如图：

我们可以发现：HTTP报文明文传输（而TCP/IP是可能被窃听的网络）；且客户端跟服务器之间没有任何身份的确认；

假如黑客截获客户端发给服务器的信息，并造假数据返回给客户端。客户端是无感知的。所以HTTP请求存在如下风险：

（1） 窃听风险：第三方可以获知通信内容。

（2） 篡改风险：第三方可以修改通信内容。

（3） 冒充风险：第三方可以冒充他人身份参与通信。

 

二。加密算法简介

在讲HTTPS前先了解下常见的加密算法～

1. 对称加密算法（DES、3DES、AES）
   生成一个密钥key，加密解密都是这个key。

2. 非对称加密算法（RSA、DSA）

   生成一个公钥P-key,一个私钥S-Key。公钥加密，私钥解密。也可以私钥加密，公钥解密。

3. 哈希算法（md5,sha-1..）

   固定的内容能通过哈希算法生成生成一段特定长度的唯一的Hash值。内容一旦变更，生成的hash值也会变更。

4. 数字签名

   签名就是在信息的后面再加上一段内容（信息经过hash后的值），可以证明信息没有被修改过。hash值一般都会加密后（也就是签名）再和信息一起发送，以保证这个hash值不被修改。

三。HTTP向HTTPS演化过程

防止窃听，通信内容加密

为了防止被窃听，研究人员开始尝试对通信内容本身加密，即HTTP报文加密后再发送请求，这样的话就需要客户端跟服务器同时具备加密解密功能。

1. 对称加密算法加密

   密钥由一方产生，传给另一方。此后两端的传输就通过密钥加密传输。解决了数据的裸奔状况。但是密钥的传输是铭文传输，所以还是有问题。

   优点：

   使用key对传输数据加密。黑客不晓得这个key的话，就无法解密传输数据。
   

   漏洞：

   （1）密钥如何传输，传输过程很有可能被劫持。密钥一旦泄露。上述隐患照样发生。

   （2）不同的客户端，服务器。双方都需要维护大量的密钥，维护成本太高

2. 对称加密不合适后，想到了采用非对称加密算法加密。

   首先服务器将公钥传送给浏览器。浏览器向服务器传数据就用公钥加密，服务器用私钥解密。服务器向客户端传输数据采用私钥加密，客户端用公钥解密。这就有问题了，公钥匙公开的，黑客窃取公钥后，也能对服务器向客户端传输的数据解密查看了。

   

   优点：

   （1）客户端持有公钥，服务器持有私钥。相对对称加密降低维护成本。
   缺点：
   （1）公钥是公开的，黑客可以拿到公钥。所以服务器传给客户端的私钥加密的数据（第4步）。黑客可以劫持并解密服务端传给客户端的数据。

3. 那采用非对称+对称呢？

   服务器有一对非对称密钥（公钥key1和私钥key1_1），公钥传送给客户端。

   客户端有一对对成密钥key2，密钥通过公钥加密传给服务器。只能服务器通过私钥解密获取到这个对称密钥。

   之后的数据传输都采用对称加密。

   
   优点：
   （1）节省了密钥的维护成本。
   （2）保证了对称密钥不会被第三方拿到。保证了数据不会泄露。

防止篡改，数字签名解决

文件通过hash算法拿到hash值，称为摘要。再使用私钥对hash值加密，生成数字签名。服务器将数字签名跟文件放一起，发给客户端。

客户端收到后，先使用公钥解密签名，拿到摘要。证明了是服务器发的。如果再将文件通过hash加密得到的hash值跟摘要做对比，相等则说明文件没有被篡改。

防止冒充，公钥证书来解决

只对内容加密无法防止第三方攻击
加密算法虽然保证了数据传输过程加密。忽略了服务器向客户端传输公钥这步。服务器传输公钥是明文传输。如果黑客截取到公钥key1。他就可以用自己的非对称密钥key3，代替key1 传给客户端。客户端无感知，就会用key3去加密传输，黑客用自己的私钥key3_3解密。然后用key1加密伪造数据传给服务器。。。就是说黑客完全控制了整个传输过程。
总结：加密内容的基础上，被冒充的根本原因，是客户端无法判断他拿到的公钥是服务器的，还是第三方的。这就需要一个公钥证书来证明公钥的真实性。

1. 什么是公钥证书（数字证书/证书）
   即证明公开秘钥的证书。
   公钥证书是由值得信任的第三方数字证书认证机构（CA）和其他相关机关颁发，用以证明服务器和客户端是实际存在的。伪造证书从技术角度来说是异常困难的一件事。所以只要能够确定通信方（服务器和客户端）持有的证书，即可判断通信方的身份。客户端发送https的请求时会先从服务器下载证书，然后客户端会自动验证证书的真实性
   

2. 数字签名

这里CA机构的数字签名跟认证，就是上文说的防止篡改提到的数字签名解决解决思路。只不过上文保证的是文件没有被篡改。这里CA机构保证的是公钥的合法性跟公钥没被篡改。

3.  证书都有啥，可以点击浏览器网址栏前的锁，查看证书详情。

四。HTTPS的原理

说了这么多，那到底什么是HTTPS呢？

HTTPS 其实就是HTTP+SSL（安全套接字层）/TLS（传输层安全），即 HTTP 下加入 SSL 层。互联网的通信安全，建立在SSL/TLS协议之上，而SSL/TLS协议的基本思路是采用公钥加密法，简单来说就是，客户端先向服务器端索要公钥，然后用公钥加密信息，服务器收到密文后，用自己的私钥解密。

HTTP+加密+认证+完整性保护=HTTPS

通信内容混合加密+使用数字证书=SSL

SSL/TLS协议

上述加密过程的完善+证书的结合，就形成了目前的SSL/TLS协议。

SSL协议大概的流程是：

SSL的优势（HTTPS的优势）：

（1） 所有信息都是加密传播，第三方无法窃听。

（2） 具有校验机制，一旦被篡改，通信双方会立刻发现。

（3） 配备身份证书，防止身份被冒充。

五。总结之HTTP跟HTTPS的区别

1. HTTP是无状态的；HTTPS协议是由SSL/TLS+HTTP协议构建的可进行加密传输、身份认证的网络协议，比http协议安全。

2. HTTPS需要一定费用，证书很少免费。

3. 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。
4. https请求没有HTTP请求快。因为SSL通信慢且会大量消耗cpu和内存资源导致处理速度慢。