【图解Http 学习摘要】五、HTTPS 中的加密、证书介绍，不一直使用 HTTPS 的原因

在上一文中，讲述了 HTTP 的种种安全性问题，要解决的话，就要用 HTTPS。

HTTP 加上加密处理和认证以及完整性保护后即是 HTTPS。

经常会在 Web 的登录页面和购物结算界面等使用 HTTPS 通信，比如打开淘宝的登录页。

• 使用 HTTPS 通信时，不再用 http://，而是改用 https://。
• 当浏览器访问 HTTPS 通信有效的 Web 网站时，浏览器的地址栏内会出现一个带锁的标记。

一、HTTPS 是身披 SSL 外壳的 HTTP

首先要明确：HTTPS 并非是应用层的一种新协议。只是 HTTP 通信接口部分用 SSL（Secure Socket Layer）和 TLS（Transport Layer Security）协议代替而已。

• 通常，HTTP 直接和 TCP 通信。
• 当使用 SSL时，则演变成先和 SSL 通信，再由 SSL 和 TCP 通信了。

SSL 是独立于 HTTP 的协议。

所以，不光是 HTTP 协议，其他运行在应用层的协议，比如 SMTP 和 Telnet 等，均可配合 SSL 协议使用。可以说 SSL 是 当今世界上应用最为广泛的网络安全技术。

二、相互交换密钥的公开密钥加密技术

SSL 采用一种叫做公开密钥加密（Public-key cryptography）的加密处理方式。

不过在继续了解之前，先看下这2种：

• 共享密钥加密。
• 公开密钥加密。

1. 共享密钥加密

加密和解密同用一个密钥（也叫对称密钥加密），加密时必须将密钥也发给对方，那么如何安全地把密钥交给对方是个问题。

• 如果在互联网上转发密钥时，通信被监听，那么密钥就可会落入攻击者之手，同时也就失去了加密的意义。
• 此外，接收方还得设法安全地保管接收到的密钥。

2. 公开密钥加密

针对上面的问题，于是有了公开密钥加密方式。解决思路也很简单：既然担心密钥在发送过程中被盗走，那么我不发送密钥不就解决了？

于是，公开密钥加密使用一对非对称的密钥，分别是：

• 私有密钥 （private key）：私有密钥不能让其他任何人知道。
• 公开密钥（public key）：公开密钥则可以随意发布，任何人都可以获得。

交互过程是这样的（发送密文方A，接收方B）：

1. A 使用 B 的公开密钥进行加密。
2. A 发送加密后的信息给 B。
3. B 收到加密的信息后，用自己的私有钥匙进行解密。

利用这种方式，不需要发送用来解密的私有密钥，也就不必担心密钥被攻击者窃听而盗走。

另外，就算你知道了公开密钥和密文，想要恢复到信息原文是异常困难的。

因为解密过程就是在对离散对数进行求值，这并非轻而易举就能办到。

再退一步讲，如果能对一个非常大的整数做到快速地因式分解，那么密码破解还是存在希望的。但就目前的技术来看是不太现实的。

3. HTTPS 采用混合加密机制

HTTPS 采用以上2种加密方式的混合加密机制。

因为，公开密钥加密处理起来比共享密钥加密更加复杂，因此在通信中使用时，效率就更低。

所以应充分利用两者各自的优势：

• 在交换密钥环节使用公开密钥加密方式。
• 之后的建立通信交换报文阶段则使用共享密钥加密方式。

三、证明公开密钥正确性的证书

环环相扣，在上述的公开密钥加密方式还是存在一些问题：

• 无法证明公开密钥本身就是货真价实的公开密钥。

比如，A 整准备和 B 服务器建立公开密钥加密方式下的通信，A 也确实收到了公开密钥。但是 A 不知道这个公开密钥是不是真的来自于 B，或许在传输途中，真的公开密钥已经被攻击者替换掉了。

于是，为了解决这个问题，需要使用由数字证书认证机构（CA，Certificate Authority）和其相关机关颁发的公开密钥证书。

1. 什么是 数字证书认证机构？

是处于客户端与服务器双方都可信赖的第三方机构，比如威瑞信（VeriSign）。

业务流程：

1. 首先，服务器把自己的公开密钥登录至机构。
2. 机构用自己的私有密钥像服务器的公开密钥数字签名，并颁发公钥证书（服务器公开密钥+机构的数字签名）。
3. 服务器将证书发送个客户端。
4. 接收到证书的客户端，使用机构的公开密钥对证书上的数字签名进行验证。

一旦验证通过，就说明：

• 认证服务器的公开密钥的是真实有效的数字证书认证机构。
• 服务器的公开密钥是值得信赖的。

OK，看起来很不错。但是在服务器转交认证的公开密钥给客户端的时候，如何安全转交也是一件困难的事情。

既然转交过程有风险，那么尽量不转交。因此，多数浏览器开发商发布版本时，会事先在内部植入常用认证机关的公开密钥。

万事大吉后，客户端就可以使用公开密钥对报文加密后发送了，服务器收到后再用私有密钥对报文解密即可。

2. 证书的类型

• 可证明组织真实性的 EV SSL 证书
  证书的一个作用是用来证明作为通信一方的服务器是否规范，另外一个作用是可确认对方服务器背后运营的企业是否真实存在，EV SSL证书就有此特性。

• 用以确认客户端的客户端证书
  HTTPS 中还可以使用客户端证书。以客户端证书进行客户端认证，证明服务器正在通信的对方始终是预料之内的客户端。这个在一些网上银行会有，比如登录网银时不仅 要求用户确认输入 ID 和密码，还会要求用户的客户端证书，就是用来确认用户是否从特定的终端访问网银。

• 由自认证机构颁发的证书称为自签名证书
  通过使用 OpenSSL这套开源程序，每个人都可以构建一套属于自己的认证机构，从而自己给自己颁发服务器证书。但是这种证书浏览器很可能不认，访问时会显示“无法确认连接安全性”或“该网站的安全证书存在问题”等警告消息。

按理说，认证机构信誉第一，信用要绝对可靠。但是也存在遭到黑客入侵的风险。2011 年 7 月，荷兰的一家名叫 DigiNotar 的认证机构曾遭黑客不法入侵，颁布了 google.com 和 twitter.com 等网站的伪造证书事件。这一事件从根本上撼动了 SSL的可信度。

四、使用 SSL 影响了速度

SSL的慢分两种：通信慢、处理速度慢。

通信慢
和使用HTTP相比，HTTPS 除去和 TCP 连接、发送 HTTP 请求 • 响应以外，还必须进行 SSL通信，所以整体上处理通信量会增加。

相比之下，HTTPS 比 HTTP 要慢 2 到 100 倍

处理速度慢
由于 HTTPS 还需要做服务器、客户端双方加密、界面处理，因此会消耗更多的CPU和内存等硬件资源。

对此，没有根本性解决方案。不过有一种 SSL加速器（专用服务器）硬件可以来改善该问题。该硬件为 SSL通信专用硬件，相对软件来讲，能够提高数倍 SSL 的计算速 度。仅在 SSL 处理时发挥 SSL 加速器的功效，以分担负载。

五、为什么不一直使用 HTTPS

灵魂拷问：既然 HTTPS 那么安全可靠，那为何所有的 Web 网站不一直使用 HTTPS ？

原因 1
与纯文本通信相比，加密通信会消耗更多的 CPU 及内存资源。如果每次通信都加密，会消耗相当多的资源，平摊到一台计算机上时，能够处理的请求数量必定也会随之减少。而且有的web网站访问量很大，都加密处理，服务器鸭梨山大。

所以，一般对于敏感信息的处理，比如用户个人信息，才利用 HTTPS 加密通信。对一些其他非敏感的信息，就用 HTTP 通信即可。

原因 2
钱。

上面提到的证书是要花钱从认证机构那购买的。所以，那些购买证书并不合算的服务以及一些个人网站，可能只会选择采用 HTTP 的通信方式。