趣解HTTPS

1.饭前小菜：http和https知识点

HTTP（全称：HyperText Transfer Protocol）超文本传输协议，基于TCP实现的应用层协议。运行在TCP之上，所有传输的内容都是明文的，客户端和服务器端都无法验证对方的身份。

HTTPS（全称：Hypertext Transfer Protocol over Secure Socket Layer），是以安全为目标的HTTP通道，简单讲是HTTP的安全版。

HTTPS是一种基于SSL/TLS的HTTPS协议，所有的HTTPS数据都是在SSL/TLS协议封装之上传输的。其在HTTPS协议的基础上，添加了SSL/TLS握手以及数据加密传输。

使用HTTP协议时，HTTP直接和TCP通信。当使用SSL时，则演变成先和SSL通信，再由SSL跟TCL通信，用 SSL 建立安全通信线路之后，就可以在这条线路上进行 HTTP 通信了。

SSL/TLS中使用了非对称加密，对称加密以及HASH算法。其中非对称加密算法用于在握手过程中加密生成的秘钥，对称加密算法用于对真正传输的数据进行加密，而HASH算法用于验证数据的一致性、完整性。

（1）对称加密：对称加密是指加密和解密使用的密钥是同一个密钥，或者可以相互推算，双向可逆加解密的。

对称加密的优点是算法简单，加解密效率高，系统开销小，适合对大数据量加密。

缺点是解密加密使用同一个密钥，需要考虑远程通信的情况下如何安全的交换密钥，如果密钥丢失，所谓的加密解密就失效了。

（2）非对称加密：非对称加密和解密使用的密钥不是同一密钥，其中一个对外界公开，被称为公钥，另一个只有所有者知道，称作私钥。用公钥加密的信息必须用私钥才能解开，反之，用私钥加密的信息只有用公钥才能解开，为不可逆加解密。

（3）基于HASH散列函数验证信息的完整性，验证消息摘要的一致性。

2.硬菜上桌：详解HTTPS传输过程

小艾：客户端。小斯:服务端。

小艾小斯分隔两地，平时都用书信来交流联系，相谈甚欢。

有一天，他两谈论到银行卡密码等机密文件时，小艾突然意识到：我们这么明目张胆的把银行卡密码写在书信上，岂不是很容易被信差看到了？（HTTP通信、中间人劫持）

小斯眉头一皱而后嘴角微微上扬：有道理有道理。这样，你定一个只属于你和我知道的秘钥A，告诉我，然后我们书信上的消息都用这个秘钥A进行加密解密，就算信差看到了，没有这个秘钥A解密，他也看不懂书信上加密后的书文。（对称加密）

小艾表示还有个问题：那我要先把秘钥A通过书信告诉你，如果信差半路把我的秘钥A偷换成他的秘钥AB，而你误以为收到的秘钥AB就是我的秘钥A，使用秘钥AB加密书信，信差再用他的秘钥AB将你的书信解密并用我的秘钥A加密其他的消息后再发给我，致使我们接下来的通信都被信差在中间经手摆了一道，我们收到的消息都不是我们最初书写的信息。

双手摩擦的小斯想了会，双手一拍：有了，给通信的书信加个保险柜；我们各自定义一对密码（公钥C和私钥D），用公钥C加密的信息必须用私钥D才能解开，反之，用私钥D加密的信息只有用公钥C才能解开。私钥自己留着，公钥告诉对方。这样的话，就算信差知道了公钥C也没用，只有我们自己保留的私钥D才能打开保险柜。（非对称加密）

小斯：但是会有个问题。。。

小艾：但是，每次通信打开保险柜都要费上半天的，狠麻烦狠耗时啊。

小斯：聪明聪明，这也是我正要说的。为了解决你说的麻烦耗时问题，你可以把你的秘钥A，使用我的公钥C将其加密发过来，然后我用我的私钥D解密知道你的秘钥A后，接下来我们通信就都用秘钥A来加解密通信，这样只需使用一次保险柜就行了，接下来通信也能比较快的。（非对称加密+对称加密）

小艾：还是你机智啊，这样的套路都能被你想到，猴赛雷猴赛雷。

小斯：想想，你觉得这样还有没什么破绽没？

小艾若有所思：没啊！我觉得这样的解决方案狠ok了啊。

哈哈一笑的小斯解释道：再想一想的。假如呢，这个保险柜直接被信差换成他自己的保险柜呢，也就是截取了我发给你的公钥D换成他自己的公钥E，你用他的公钥E加密你的秘钥A，他就能中途截取用他自己的私钥F解开保险柜拿到你的秘钥A，偷换个秘钥G后再用我的公钥D加密发回给我，那我们接下来的通信其实用的都是他的秘钥G，而不是你的秘钥A了。（中间人劫持、攻击）

愤愤不平的小艾苦恼道：真是道高一尺魔高一丈啊，难道就没有办法让我们安安稳稳舒舒心心的通信了吗？

小斯双手抱怀：当然有啦。只要我们找个公认的邮局机构，每次正式通信前，带着邮局机构颁发的令牌（数字证书）去找邮局机构，再进行下风险的评估和资质的认证，邮寄机构认证了保险柜的安全性和正确性之后，我们就可以继续用刚提到的方案进行通信了。（数字证书+非对称加密+对称加密）

3.厨师解答食谱：CA证书和HTTPS通信原理

经过TCP的三次握手建立连接后，还要经过HTTPS 的四次握手：

1.客户端: 你好，我要发起一个 HTTPS 请求，请给我你的公钥

2.服务器: 好的，这是我的证书，里面还有加密后我的公钥

3.客户端: 解密成功以后告诉服务器: 这是我的 (用公钥加密后的) 对称秘钥。

4.服务器: 好的，我知道你的秘钥了，后续就用它来加密解密消息传输。

第2步操作：此处的证书，就是数字证书（原始信息Z+数字签名Y）；服务端收到客户端的请求后，会将例如ip、域名等原始信息Z进行HASH算法生成一个消息摘要X，然后让有公信力的认证中心（简称CA）用其私钥对消息摘要X进行加密，生成个数字签名Y，最后将原始信息Z和Y合成数字证书发送给客户端。

第3步操作：客户端在收到数字证书后，将数字签名Y到认证中心（CA）用其公钥解开，得到消息摘要X；然后再根据约定的HASH算法将原始信息Z进行HASH计算得到消息摘要O，最后将X和O进行对比，如果一样，就说明是真正的服务器发送的消息；不相等就说明消息被劫持过，拒绝结束此次的请求。证明是真身之后，就用服务端给的公钥对自己生产的对称秘钥加密，发送给服务端。

4.结账散场