https协议详解
Https协议详解
HTTPS（Secure Hypertext Transfer Protocol）安全超文本传输协议
https协议详解
HTTPS以保密为目标研发，简单讲是HTTP的安全版。其安全基础是SSL协议，因此加密的详细内容请看SSL。全称Hypertext Transfer Protocol over Secure Socket Layer。
它是一个URI scheme，句法类同http:体系。它使用了HTTP，但HTTPS存在不同于HTTP的默认端口及一个加密／身份验证层（在HTTP与TCP之间）。这个协议的最初研发由网景公司进行，提供了身份验证与加密通讯方法，现在它被广泛用于互联网上安全敏感的通讯，例如交易支付方面。
SSL极难窃听，对中间人攻击提供一定的合理保护。严格学术表述HTTPS是两个协议的结合，即传输层SS＋应用层HTTP。
HTTPS默认使用TCP端口443（HTTP默认则是TCP端口80），也可以指定其他TCP端口。
要使协议正常运作，至少服务器必需有PKI证书，而客户端则不一定。
它的加密强度依赖软件的正确实现，以及服务器客户端双方加密算法的支持。
即便HTTPS被正确实现，仍有以下人为因素：
冒充网站
钓鱼攻击
制造与原网站相似的假冒网址，并诱导客户访问，常见例子是仿制银行网站。
中间人攻击
在通讯线路中途篡改证书，从而充当网站客户双方的中间人，这样可知道全部通讯内容。检查证书才有可能发现中间人的存在。
冒充客户
由于证书费用昂贵，通常只有网站服务器拥有证书。往往客户身份得不到验证。
在TLS 1.1之前SSL证书仅能对应IP，使得HTTPS无法在虚拟主机（仅有域名）上正常运作。现在的TLS 1.1早已完全支持基于域名的虚拟主机。
HTTPS和HTTP的区别：
https协议需要到ca申请证书，一般免费证书很少，需要交费。
http是超文本传输协议，信息是明文传输，https 则是具有安全性的ssl加密传输协议
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。
http的连接很简单,是无状态的
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
HTTPS解决的问题：
1 . 信任主机的问题. 采用https 的server 必须从CA 申请一个用于证明服务器用途类型的证书. 改证书只有用于对应的server 的时候,客户度才信任次主机. 所以目前所有的银行系统网站,关键部分应用都是https 的. 客户通过信任该证书,从而信任了该主机. 其实这样做效率很低,但是银行更侧重安全. 这一点对我们没有任何意义,我们的server ,采用的证书不管自己issue 还是从公众的地方issue, 客户端都是自己人,所以我们也就肯定信任该server.
2 . 通讯过程中的数据的泄密和被窜改
1. 一般意义上的https, 就是 server 有一个证书.
a) 主要目的是保证server 就是他声称的server. 这个跟第一点一样.
b) 服务端和客户端之间的所有通讯,都是加密的.
i. 具体讲,是客户端产生一个对称的密钥,通过server 的证书来交换密钥. 一般意义上的握手过程.
ii. 加下来所有的信息往来就都是加密的. 第三方即使截获,也没有任何意义.因为他没有密钥. 当然窜改也就没有什么意义了.
2. 少许对客户端有要求的情况下,会要求客户端也必须有一个证书.
a) 这里客户端证书,其实就类似表示个人信息的时候,除了用户名/密码, 还有一个CA 认证过的身份. 应为个人证书一般来说上别人无法模拟的,所有这样能够更深的确认自己的身份.
b) 目前少数个人银行的专业版是这种做法,具体证书可能是拿U盘作为一个备份的载体.
HTTPS 一定是繁琐的.
a) 本来简单的http协议,一个get一个response. 由于https 要还密钥和确认加密算法的需要.单握手就需要6/7 个往返.
i. 任何应用中,过多的round trip 肯定影响性能.
b) 接下来才是具体的http协议,每一次响应或者请求, 都要求客户端和服务端对会话的内容做加密/解密.
i. 尽管对称加密/解密效率比较高,可是仍然要消耗过多的CPU,为此有专门的SSL 芯片. 如果CPU 信能比较低的话,肯定会降低性能,从而不能serve 更多的请求.
ii. 加密后数据量的影响. 所以，才会出现那么多的安全认证提示
https协议分析
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。即HTTP下加入SSL层，HTTPS的安全基础是SSL，因此加密的详细内容就需要SSL。 它是一个URI scheme（抽象标识符体系），句法类同http:体系。用于安全的HTTP数据传输。https:URL表明它使用了HTTP，但HTTPS存在不同于HTTP的默认端口及一个加密/身份验证层（在HTTP与TCP之间）。这个系统的最初研发由网景公司进行，提供了身份验证与加密通讯方法，现在它被广泛用于万维网上安全敏感的通讯，例如交易支付方面。
简单介绍：
它是由Netscape开发并内置于其浏览器中，用于对数据进行压缩和解压操作，并返回网络上传送回的结果。HTTPS实际上应用了Netscape的安全套接字层（SSL）作为HTTP应用层的子层。（HTTPS使用端口443，而不是象HTTP那样使用端口80来和TCP/IP进行通信。）SSL使用40 位关键字作为RC4流加密算法，这对于商业信息的加密是合适的。HTTPS和SSL支持使用X.509数字认证，如果需要的话用户可以确认发送者是谁。
也就是说它的主要作用可以分为两种：一种是建立一个信息安全通道，来保证数据传输的安全；另一种就是确认网站的真实性。
HTTPS和HTTP的区别
一、https协议需要到ca申请证书，一般免费证书很少，需要交费。 二、http是超文本传输协议，信息是明文传输，https 则是具有安全性的ssl加密传输协议。 三、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。 四、http的连接很简单，是无状态的；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，比http协议安全。
协议结构
HTTP报文由从客户机到服务器的请求和从服务器到客户机的响应构成。请求报文格式如下：
请求行 － 通用信息头 － 请求头 － 实体头 － 报文主体 请求行以方法字段开始，后面分别是 URL 字段和 HTTP 协议版本字段，并以 CRLF 结尾。SP 是分隔符。除了在最后的 CRLF 序列中 CF 和 LF 是必需的之外，其他都可以不要。有关通用信息头，请求头和实体头方面的具体内容可以参照相关文件。 应答报文格式如下： 状态行 － 通用信息头 － 响应头 － 实体头 － 报文主体 状态码元由3位数字组成，表示请求是否被理解或被满足。原因分析是对原文的状态码作简短的描述，状态码用来支持自动操作，而原因分析用来供用户使用。客户机无需用来检查或显示语法。有关通用信息头，响应头和实体头方面的具体内容可以参照相关文件。
HTTPS解决的问题
一、信任主机的问题.
采用https的服务器必须从CA （Certificate Authority）申请一个用于证明服务器用途类型的证书。该证书只有用于对应的服务器的时候,客户端才信任此主机。所以目前所有的银行系统网站，关键部分应用都是https 的。客户通过信任该证书，从而信任了该主机。其实这样做效率很低，但是银行更侧重安全。这一点对我们没有任何意义，我们的服务器，采用的证书不管是自己发布的还是从公众的地方发布的，其客户端都是自己人，所以我们也就肯定信任该服务器。二、通讯过程中的数据的泄密和被篡改
二、通讯过程中的数据的泄密和被篡改
1. 一般意义上的https，就是服务器有一个证书。
a) 主要目的是保证服务器就是他声称的服务器，这个跟第一点一样.
b) 服务端和客户端之间的所有通讯，都是加密的。
i. 具体讲，是客户端产生一个对称的密钥，通过服务器的证书来交换密钥，即一般意义上的握手过程。
ii. 接下来所有的信息往来就都是加密的。第三方即使截获，也没有任何意义，因为他没有密钥，当然篡改也就没有什么意义了。
2. 少许对客户端有要求的情况下，会要求客户端也必须有一个证书。
a) 这里客户端证书，其实就类似表示个人信息的时候，除了用户名/密码，还有一个CA 认证过的身份。因为个人证书一般来说是别人无法模拟的，所有这样能够更深的确认自己的身份。
b) 目前少数个人银行的专业版是这种做法，具体证书可能是拿U盘（即U盾）作为一个备份的载体.
概述
它的安全保护依赖浏览器的正确实现以及服务器软件、实际加密算法的支持.
一种常见的误解是“银行用户在线使用https:就能充分彻底保障他们的银行卡号不被偷窃。”实际上，与服务器的加密连接中能保护银行卡号的部分，只有用户到服务器之间的连接及服务器自身。并不能绝对确保服务器自己是安全的，这点甚至已被攻击者利用，常见例子是模仿银行域名的钓鱼攻击。少数罕见攻击在网站传输客户数据时发生，攻击者会尝试窃听传输中的数据。
商业网站被人们期望迅速尽早引入新的特殊处理程序到金融网关，仅保留传输码(transaction number)。不过他们常常存储银行卡号在同一个数据库里。那些数据库和服务器少数情况有可能被未授权用户攻击和损害。TLS 1.1之前
这段仅针对TLS 1.1之前的状况。因为SSL位于http的下一层，并不能理解更高层协议，通常SSL服务器仅能颁证给特定的IP/端口组合。这是指它经常不能在虚拟主机(基于域名)上与HTTP正常组合成HTTPS。
这一点已被即将来临的TLS 1.1更新为—种完全支持基于域名的虚拟主机。
SSL介绍
SSL (Secure Socket Layer)
为Netscape所研发，用以保障在Internet上数据传输之安全，利用数据加密(Encryption)技术，可确保数据在网络上之传输过程中不会被截取及窃听。目前一般通用之规格为40 bit之安全标准，美国则已推出128 bit之更高安全标准，但限制出境。只要3.0版本以上之I.E.或Netscape浏览器即可支持SSL。
当前版本为3.0。它已被广泛地用于Web浏览器与服务器之间的身份认证和加密数据传输。
SSL协议位于TCP/IP协议与各种应用层协议之间，为数据通讯提供安全支持。SSL协议可分为两层： SSL记录协议（SSL Record Protocol）：它建立在可靠的传输协议（如TCP）之上，为高层协议提供数据封装、压缩、加密等基本功能的支持。 SSL握手协议（SSL Handshake Protocol）：它建立在SSL记录协议之上，用于在实际的数据传输开始前，通讯双方进行身份认证、协商加密算法、交换加密密钥等。
SSL协议提供的服务主要有哪些？
1）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；
2）加密数据以防止数据中途被窃取；
3）维护数据的完整性，确保数据在传输过程中不被改变。
SSL协议的工作流程：
服务器认证阶段：1）客户端向服务器发送一个开始信息“Hello”以便开始一个新的会话连接；2）服务器根据客户的信息确定是否需要生成新的主密钥，如需要则服务器在响应客户的“Hello”信息时将包含生成主密钥所需的信息；3）客户根据收到的服务器响应信息，产生一个主密钥，并用服务器的公开密钥加密后传给服务器；4）服务器恢复该主密钥，并返回给客户一个用主密钥认证的信息，以此让客户认证服务器。用户认证阶段：
在此之前，服务器已经通过了客户认证，这一阶段主要完成对客户的认证。经认证的服务器发送一个提问给客户，客户则返回（数字）签名后的提问和其公开密钥，从而向服务器提供认证。
从SSL 协议所提供的服务及其工作流程可以看出，SSL协议运行的基础是商家对消费者信息保密的承诺，这就有利于商家而不利于消费者。在电子商务初级阶段，由于运作电子商务的企业大多是信誉较高的大公司，因此这问题还没有充分暴露出来。但随着电子商务的发展，各中小型公司也参与进来，这样在电子支付过程中的单一认证问题就越来越突出。虽然在SSL3.0中通过数字签名和数字证书可实现浏览器和Web服务器双方的身份验证，但是SSL协议仍存在一些问题，比如，只能提供交易中客户与服务器间的双方认证，在涉及多方的电子交易中，SSL协议并不能协调各方间的安全传输和信任关系。在这种情况下，Visa和 MasterCard两大信用卡公组织制定了SET协议，为网上信用卡支付提供了全球性的标准。
SSL协议的握手过程
为了便于更好的认识和理解 SSL 协议，这里着重介绍 SSL 协议的握手协议。SSL 协议既用到了公钥加密技术又用到了对称加密技术，对称加密技术虽然比公钥加密技术的速度快，可是公钥加密技术提供了更好的身份认证技术。SSL 的握手协议非常有效的让客户和服务器之间完成相互之间的身份认证，其主要过程如下：
①客户端的浏览器向服务器传送客户端 SSL 协议的版本号，加密算法的种类，产生的随机数，以及其他服务器和客户端之间通讯所需要的各种信息。
②服务器向客户端传送 SSL 协议的版本号，加密算法的种类，随机数以及其他相关信息，同时服务器还将向客户端传送自己的证书。
③客户利用服务器传过来的信息验证服务器的合法性，服务器的合法性包括：证书是否过期，发行服务器证书的 CA 是否可靠，发行者证书的公钥能否正确解开服务器证书的“发行者的数字签名”，服务器证书上的域名是否和服务器的实际域名相匹配。如果合法性验证没有通过，通讯将断开；如果合法性验证通过，将继续进行第四步。
④用户端随机产生一个用于后面通讯的“对称密码”，然后用服务器的公钥（服务器的公钥从步骤②中的服务器的证书中获得）对其加密，然后将加密后的“预主密码”传给服务器。
⑤如果服务器要求客户的身份认证（在握手过程中为可选），用户可以建立一个随机数然后对其进行数据签名，将这个含有签名的随机数和客户自己的证书以及加密过的“预主密码”一起传给服务器。
⑥如果服务器要求客户的身份认证，服务器必须检验客户证书和签名随机数的合法性，具体的合法性验证过程包括：客户的证书使用日期是否有效，为客户提供证书的CA 是否可靠，发行CA 的公钥能否正确解开客户证书的发行 CA 的数字签名，检查客户的证书是否在证书废止列表（CRL）中。检验如果没有通过，通讯立刻中断；如果验证通过，服务器将用自己的私钥解开加密的“预主密码”，然后执行一系列步骤来产生主通讯密码（客户端也将通过同样的方法产生相同的主通讯密码）。
⑦服务器和客户端用相同的主密码即“通话密码”，一个对称密钥用于 SSL 协议的安全数据通讯的加解密通讯。同时在 SSL 通讯过程中还要完成数据通讯的完整性，防止数据通讯中的任何变化。
⑧客户端向服务器端发出信息，指明后面的数据通讯将使用的步骤⑦中的主密码为对称密钥，同时通知服务器客户端的握手过程结束。
⑨服务器向客户端发出信息，指明后面的数据通讯将使用的步骤⑦中的主密码为对称密钥，同时通知客户端服务器端的握手过程结束。
⑩SSL 的握手部分结束，SSL 安全通道的数据通讯开始，客户和服务器开始使用相同的对称密钥进行数据通讯，同时进行通讯完整性的检验。
SSL介绍：
安全套接字（Secure Socket Layer，SSL）协议是Web浏览器与Web服务器之间安全交换信息的协议，提供两个基本的安全服务：鉴别与保密。
SSL是Netscape于1994年开发的，后来成为了世界上最著名的web安全机制，所有主要的浏览器都支持SSL协议
目前有三个版本：2、3、3.1，最常用的是第3版，是1995年发布的。
SSL协议的三个特性
① 保密：在握手协议中定义了会话密钥后，所有的消息都被加密。
② 鉴别：可选的客户端认证，和强制的服务器端认证。
③ 完整性：传送的消息包括消息完整性检查（使用MAC）。
SSL的位置
SSL介于应用层和TCP层之间。应用层数据不再直接传递给传输层，而是传递给SSL层，SSL层对从应用层收到的数据进行加密，并增加自己的SSL头。
SSL的工作原理
握手协议（Handshake protocol）
记录协议（Record protocol）
警报协议（Alert protocol）
1、握手协议
握手协议是客户机和服务器用SSL连接通信时使用的第一个子协议，握手协议包括客户机与服务器之间的一系列消息。SSL中最复杂的协议就是握手协议。该协议允许服务器和客户机相互验证，协商加密和MAC算法以及保密密钥，用来保护在SSL记录中发送的数据。握手协议是在应用程序的数据传输之前使用的。
每个握手协议包含以下3个字段
（1）Type：表示10种消息类型之一
（2）Length：表示消息长度字节数
（3）Content：与消息相关的参数
握手协议的4个阶段
1.1建立安全能力
SSL握手的第一阶段启动逻辑连接，建立这个连接的安全能力。首先客户机向服务器发出client hello消息并等待服务器响应，随后服务器向客户机返回server hello消息，对client hello消息中的信息进行确认。
Client hello消息包括Version，Random，Session id，Cipher suite，Compression method等信息。
ClientHello 客户发送CilentHello信息，包含如下内容：
（1）客户端可以支持的SSL最高版本号
（2）一个用于生成主秘密的32字节的随机数。（等会介绍主秘密是什么）
（3）一个确定会话的会话ID。
（4）一个客户端可以支持的密码套件列表。
密码套件格式：每个套件都以“SSL”开头，紧跟着的是密钥交换算法。用“With”这个词把密钥交换算法、加密算法、散列算法分开，例如：SSL_DHE_RSA_WITH_DES_CBC_SHA,表示把DHE_RSA(带有RSA数字签名的暂时Diffie-HellMan)定义为密钥交换算法；把DES_CBC定义为加密算法；把SHA定义为散列算法。
（5）一个客户端可以支持的压缩算法列表。
ServerHello 服务器用ServerHello信息应答客户，包括下列内容
（1）一个SSL版本号。取客户端支持的最高版本号和服务端支持的最高版本号中的较低者。
（2）一个用于生成主秘密的32字节的随机数。（客户端一个、服务端一个）
（3）会话ID
（4）从客户端的密码套件列表中选择的一个密码套件
（5）从客户端的压缩方法的列表中选择的压缩方法
这个阶段之后，客户端服务端知道了下列内容：
（1）SSL版本
（2）密钥交换、信息验证和加密算法
（3）压缩方法
（4）有关密钥生成的两个随机数。
1.2 服务器鉴别与密钥交换
服务器启动SSL握手第2阶段，是本阶段所有消息的唯一发送方，客户机是所有消息的唯一接收方。该阶段分为4步：
（a）证书：服务器将数字证书和到根CA整个链发给客户端，使客户端能用服务器证书中的服务器公钥认证服务器。
（b）服务器密钥交换（可选）：这里视密钥交换算法而定
（c）证书请求：服务端可能会要求客户自身进行验证。
（d）服务器握手完成：第二阶段的结束，第三阶段开始的信号
这里重点介绍一下服务端的验证和密钥交换。这个阶段的前面的（a）证书 和（b）服务器密钥交换是基于密钥交换方法的。而在SSL中密钥交换算法有6种：无效（没有密钥交换）、RSA、匿名Diffie-Hellman、暂时Diffie-Hellman、固定Diffie-Hellman、Fortezza。
在阶段1过程客户端与服务端协商的过程中已经确定使哪种密钥交换算法。
如果协商过程中确定使用RSA交换密钥，那么过程如下图：
这个方法中，服务器在它的第一个信息中，发送了RSA加密/解密公钥证书。不过，因为预备主秘密是由客户端在下一个阶段生成并发送的，所以第二个信息是空的。注意，公钥证书会进行从服务器到客户端的验证。当服务器收到预备主秘密时，它使用私钥进行解密。服务端拥有私钥是一个证据，可以证明服务器是一个它在第一个信息发送的公钥证书中要求的实体。
其他的几种密钥交换算法这里就不介绍了。可以参考Behrouz A.Forouzan著的《密码学与网络安全》。
1.3 客户机鉴别与密钥交换：
1.4 完成
客户机启动SSL握手第4阶段，使服务器结束。该阶段分为4步，前2个消息来自客户机，后2个消息来自服务器。
1.5密钥生成的过程
这样握手协议完成，下面看下什么是预备主密钥，主密钥是怎么生成的。为了保证信息的完整性和机密性，SSL需要有六个加密秘密：四个密钥和两个IV。为了信息的可信性，客户端需要一个密钥（HMAC），为了加密要有一个密钥，为了分组加密要一个IV，服务也是如此。SSL需要的密钥是单向的，不同于那些在其他方向的密钥。如果在一个方向上有攻击，这种攻击在其他方向是没影响的。生成过程如下：
2、记录协议
3、警报协议
