从HTTP到HTTPS

从HTTP到HTTPS

HTTP存在的缺陷

• 通信使用明文（不加密），内容可能会被窃听
• 不验证通信方的身份，因此有可能遭遇伪装
• 无法证明报文的完整性，所以有可能已遭篡改

防窃听

通信加密

HTTP 协议中没有加密机制，但可以通过和 SSL（Secure Socket Layer，安全套接层）或 TLS（Transport Layer Security，安全层传输协议）的组合使用，加密 HTTP 的通信内容。

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。

使用安全通信线路通信，不仅防窃听，还能防篡改。

SSL + HTTP == HTTPS。

内容加密

对 HTTP 协议传输的内容本身加密，即把 HTTP 报文主体内容进行加密处理。为了做到有效的内容加密，前提是要求客户端和服务器同时具备加密和解密机制。

需要注意的是，这里加密的内容仍能被窃听，而且加密的内容仍可能受到中间人攻击，即传输内容有被篡改的风险。

防伪装

查看证书

SSL 不仅提供加密处理，而且还使用了一种被称为证书的手段，可用于确定对方的身份。证书由值得信任的第三方机构颁发，用以证明服务器和客户端是实际存在的。另外，伪造证书从技术角度来说异常困难。所以只要能够确认通信方（服务器或客户端）持有的证书，即可判断通信方的真实意图。

通过使用证书，以证明通信方就是预料中的服务器。这对使用者个人来讲，也减少了个人信息泄露的危险性。

防篡改

散列值校验MD5 + 数字签名

可用MD5和SHA-1等散列值校验的方法以及确认文件的数字签名方法（以PGP创建的数字签名为例）来保证报文的完整性，但是当PGP和MD5本身被篡改时，报文的完整性依旧无法保证。PGP 是用来证明创建文件的数字签名，MD5 是由单向函数生成的散列值。

认证加密 + 报文摘要

仅靠HTTP保证报文的完整性是非常困难的，需要借助组合SSL协议来实现。SSL 提供认证和加密处理及报文摘要功能，能够保障报文的完整性。

HTTPS概述

HTTPS == HTTP + 加密 + 认证 + 完整性保护。

HTTPS的加密、认证、完整性保护都是通过SSL协议完成的。

因此，HTTPS就是身披SSL协议的HTTP。只是HTTP的通信接口部分用SSL（Secure Socket Layer）和 TLS（Transport Layer Security）协议代替而已。

通常，HTTP直接和TCP通信。使用SSL后，先和SSL通信，再由SSL和TCP通信。

不光是 HTTP 协议，其他运行在应用层的 SMTP 和 Telnet 等协议均可配合 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。

加密技术

共享密钥加密

加密和解密同用一个密钥的方式称为共享密钥加密（Common key crypto system），所以也被叫做对称密钥加密。

以共享密钥方式加密时必须将密钥也发给对方，而发送密钥就有被窃听的风险，如果密钥被攻击者获得，那加密也就失去了意义。如果不发送，对方就不能解密。再说，密钥若能够安全发送，那数据也应该能安全送达。

公开密钥加密

公开密钥加密使用一对非对称的密钥。一把叫做私钥（private key），另一把叫做公钥（public key）。私钥不能让其他任何人知道，而公钥则可以随意发布，是公开的，可以随意获取。

使用公开密钥加密方式，发送密文的一方使用对方的公开密钥进行加密处理，对方收到被加密的信息后，再使用自己的私有密钥进行解密。利用这种方式，不需要发送用来解密的私有密钥，也不必担心密钥被攻击者窃听而盗走。

想根据密文和公开密钥，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。

公开密钥正确性验证 —— 防公开密钥伪造

在与某服务器建立公开密钥加密通信时，无法证明收到的公开密钥就是原本预想的那台服务器发行的公开密钥。或许在公开密钥传输途中，真正的公开密钥已经被攻击者替换掉了。

为了验证公开密钥的正确性，可以使用数字证书认证机构CA和其相关机关颁发的公开密钥证书。

真正安全的公开密钥加密通信过程如下图所示：

混合加密

使用公开密钥加密，能实现信息的安全交换，但公开密钥加密处理起来比共享密钥加密方式更为复杂，因此若在通信时使用公开密钥加密方式，效率就很低。

考虑两种加密方式各自的优势，可以采取混合加密的方式进行通信，即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。

HTTPS通信

从仅使用服务器端公开密钥（服务器证书）建立HTTPS通信的整个过程如下图所示：

1. 客户端通过发送 Client Hello 报文开始 SSL 通信。报文中包含客户端支持的 SSL 的指定版本、加密组件（Cipher Suite）列表（所使用的加密算法及密钥长度等）。
2. 服务器可进行 SSL 通信时，会以 Server Hello 报文作为应答。和客户端一样，在报文中包含 SSL 版本以及加密组件。服务器的加密组件内容是从接收到的客户端加密组件内筛选出来的。
3. 之后服务器发送 Certificate 报文。报文中包含公开密钥证书。
4. 最后服务器发送 Server Hello Done 报文通知客户端，最初阶段的 SSL 握手协商部分结束。
5. SSL 第一次握手结束之后，客户端以 Client Key Exchange 报文作为回应。报文中包含通信加密中使用的一种被称为 Pre-master secret 的随机密码串。该报文已用步骤 3 中的公开密钥进行加密。
6. 接着客户端继续发送 Change Cipher Spec 报文。该报文会提示服务器，在此报文之后的通信会采用 Pre-master secret 密钥加密。
7. 客户端发送 Finished 报文。该报文包含连接至今全部报文的整体校验值。这次握手协商是否能够成功，要以服务器是否能够正确解密该报文作为判定标准。
8. 服务器同样发送 Change Cipher Spec 报文。
9. 服务器同样发送 Finished 报文。
10. 服务器和客户端的 Finished 报文交换完毕之后，SSL 连接就算建立完成。当然，通信会受到 SSL 的保护。从此处开始进行应用层协议的通信，即发送 HTTP 请求。
11. 应用层协议通信，即发送HTTP 响应。
12. 最后由客户端断开连接。断开连接时，发送close_notify报文。

报文完整性保护

在以上流程中，应用层发送数据时会附加一种叫做 MAC（Message Authentication Code）的报文摘要。MAC 能够查知报文是否遭到篡改， 从而保护报文的完整性。

HTTP vs HTTPS

特性	HTTP	HTTPS
防窃听	×	√（通信信道加密）
防伪装	×	√（证书）
防篡改	×	√（MAC报文摘要）
通信速度	快	比HTTP慢2到100倍
通信成本	低	高（多为证书费用）