计算机网络 part3 HTTP&HTTPS

一、HTTP

references：
HTTP
【HTTP协议】---HTTP协议详解

1、概述、特点

HTTP（超文本传输协议）是一种规定了浏览器和万维网服务器通信规则的协议。客户端和服务端的指定接口（默认80）建立TCP连接，然后进行请求、响应和数据交换。
HTTP通常使用有两个版本。HTTP1.0使用非持续连接（短连接），每次连接只处理一个请求，服务端收到客户请求并收到应答后就断开连接（WWW服务器面对大量用户，只能提供有限连接，不让一个连接处与等待状态）。HTTP1.1开始使用持续连接（长连接），一个TCP连接可以传输多个对象。

特点：

1. 简单快捷：客户端向服务器请求服务时，只要传送请求方法和路径。由于HTTP协议简单，使得HTTP服务器规模小，所以通信较快。
2. 灵活：能传输任意类型的数据对象，正在传输的内容类型用Content-Type标记。
3. 无连接：每次连接只能处理一次请求。优点是节省传输时间，实现简单。如果Connection是close则是短连接，每次只能处理一个请求；Connection是keep-alive则是长连接，一次连接能处理多个请求，可以通过timeout断开。
4. 无状态：无状态指协议对于事务处理没有记忆能力。所以有了Cookie和Session。
5. 支持C/S模式。

2、工作原理

1. 客户端连接到Web服务器：客户端和Web服务器的80端口建立TCP套接字连接。
2. 发送HTTP请求：客户端向服务器发送请求报文。
3. 服务器接收请求报文并返回HTTP响应：Web服务器解析请求，定位请求资源，然后将资源复本写入TCP套接字发回。
4. 释放TCP连接。
5. 客户端浏览器解析HTML内容。

3、请求

格式：请求行、请求头部、空行、请求数据（主体）
请求行：包括请求类型、请求资源、使用的HTTP版本。
请求头部：服务端要使用的其他附加信息（host指出请求的目的地）。
空行：必须有一个空行。
请求数据：数据。

4、响应

格式：状态行、消息报头、空行、响应正文
状态行：包括HTTP版本、状态码、状态消息
消息报头：客户端要使用的附加信息（编码类型等）。
空行：必须有空行。
响应正文：HTML，返回给客户端的文本信息。

5、状态码

1xx：指示信息--表示请求已接收，继续处理
2xx：成功--表示请求已被成功接收、理解、接受
3xx：重定向--要完成请求必须进行更进一步的操作
4xx：客户端错误--请求有语法错误或请求无法实现
5xx：服务器端错误--服务器未能实现合法的请求

常见状态码
200 OK //客户端请求成功
400 Bad Request //客户端请求有语法错误，不能被服务器所理解
401 Unauthorized //请求未经授权，这个状态代码必须和WWW-Authenticate报头域一起使用
403 Forbidden //服务器收到请求，但是拒绝提供服务
404 Not Found //请求资源不存在，eg：输入了错误的URL
500 Internal Server Error //服务器发生不可预期的错误
503 Server Unavailable //服务器当前不能处理客户端的请求，一段时间后可能恢复正常

6、GET请求和POST请求

1. GET请求可以被缓存，POST不行。
2. GET请求会保存在浏览器历史记录中，POST不会。
3. GET请求的数据放在URL后，以？分割URL和数据，参数用&相连（例如http://weibo.com/signup/signup.php?inviteCode=2388493434）因此绝不能用 GET请求传输敏感数据；POST请求数据写在HTTP的主体中，所以POST比GET略安全一点点。
4. GET请求的长度有限制（因为浏览器对URL长度有限制），POST的数据放在请求的主体中，理论上没限制，实际上服务器可能会限制。

7、Cookie和Session

HTTP用的是无状态的连接，所以需要Cookie和Session来保存一些信息。
当服务器接收到Cookie后，会根据Cookie中的SessionID来找这个客户的Session，如果没有就会生成一个新的SessionID发给客户端。
根本区别：Cookie保存在客户端，Session保存在服务器。
其他区别：

1. Cookie保存在客户端，可以使用Cookie欺骗，相对不安全。Session保存在服务器，相对安全。
2. Session可以设置超时时间，超过一定时间后失效，避免长期占用服务器内存。
3. 单个Cookie的大小有限制（4KB）。
4. 客户端每次都会把Cookie发送到服务端，所以服务端直到Cookie，但是客户端不知道Session。

二、HTTPS

references：HTTPS详解

HTTP协议中的内容都是明文，HTTPS是将他们加密，S指SSL/TLS协议。
HTTP的三个不安全：

1. 窃听风险
2. 篡改风险：攻击者篡改内容，但是双方都不知道。
3. 冒充风险：中间人攻击，攻击者在链路上伪装自己，与通讯双方分别建立联系，并交换其所收到的数据。

使用非对称加密+对称加密解决，在TCP和HTTP之间新增了一个TLS/SSL加密层。

1、一些概念

1. 数字证书：是由权威的数字证书认证机构（CA）颁发的证书，提供公钥和私钥，CA机构和浏览器、操作系统厂家合作，将公钥内置在浏览器、操作系统中，以保证公钥的安全。
2. 数字签名：为了防止信息来自中间人，发送者会把发送的信息进行摘要（摘要算法），这个摘要就是数字签名。当客户端收到后，对信息重新进行摘要，对比数字签名是否一致就可以知道是否被篡改、来自中间人等等（中间人无法获得私钥）。
3. 摘要算法：类似哈希，将消息经过算法变为固定长度的串，称为摘要。
4. 对称加密：使用同一个密钥进行加密解密，速度快。AES。
5. 非对称加密：私钥加密只能公钥解密，公钥加密只能私钥解密。私钥在服务器手中。RSA，基于大整数因子分解。

2、HTTPS的SSL/TLS握手过程

1. 客户端发起HTTP请求：客户端告知自己支持的加密算法、摘要算法、安全层协议版本、随机数random-Secret-C。
2. 服务端配置：服务端要有一套数字证书，以获得一对公钥和私钥。
3. 服务端返回协商结果：包括使用的加密算法、摘要算法、协议版本、随机数random-Secret-S和证书（公钥）。
4. 客户端验证证书：验证证书是否信任、有没有过期等。取出摘要，验证内容是否被篡改。获得公钥。证书没问题，生成一个随机数pre-Master-Secret，用公钥加密。
5. 传送加密信息：把加密后的随机数发给服务端。
6. 服务端解析：服务端用私钥打开后，用random-Secret-C、random-Secret-S、pre-Master-Secret生成最终的对称加密的私钥Master-Secret。以后就都用对称加密的私钥进行加密解密了。
7. 验证加密结果：服务端用Master-Secret加密一段握手信息发送给客户端，客户端验证完毕则握手结束。

Q：为什么用3个随机数而不是只用第3个？
A：为了使每次的私钥生成都是随机数，如果不随机可能会被猜出来。

三、HTTP和HTTPS对比

区别：

1. HTTP是以明文方式传输数据的，HTTPS是经过SSL\TLS加密的，更安全。
2. HTTP默认端口80，HTTPS默认端口443。
3. HTTPS在建立TCP连接后还要协商对称加密的密钥。
4. HTTPS需要服务端申请证书，客户端安装对应的根证书（通过根证书表示对改证书信任）。

HTTPS优点：

1. 安全性更高，防止数据被窃听、篡改。
2. HTTPS可以认证（SSL证书）用户和服务器，确保数据发送到正确的地方。

HTTPS缺点：

1. 进行HTTP会话之前，进行SSL/TLS握手 ，时延增加。
2. 成本高。购买证书需要钱，而且有些证书不安全；加密计算也需要耗费时间。