https详解

http or https?
https是什么

本文主要内容：https基础介绍，工作流程，工作原理

http or https?

https

1）Google 已调整搜索引擎算法，让采用 HTTPS 的网站在搜索中排名更靠前；

2）从 2017 年开始，Chrome 浏览器已把采用 HTTP 协议的网站标记为不安全网站；

3）苹果要求 2017 年 App Store 中的所有应用都必须使用 HTTPS 加密连接；

4）微信小程序也要求必须使用 HTTPS 协议；

5）HTTP/2.0 支持默认以 HTTPS 为基础。

https是什么

简而言之，HTTPS 就是在 HTTP 下加入了 SSL or TSL 层，在传输时对数据加密，从而保护了交换数据隐私和完整性，提供对网站服务器身份认证的功能，简单来说它就是安全版的HTTP。

HTTP	HTTPS
http	http

| SSL/TSL
TCP | TCP
IP|IP

SSL/TSL是什么

SSL（Secure Socket Layer，安全套接字层）：1994年为 Netscape 所研发，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。

TLS（Transport Layer Security，传输层安全）：其前身是 SSL，它最初的几个版本（SSL 1.0、SSL 2.0、SSL 3.0）由网景公司开发，1999年从 3.1 开始被 IETF 标准化并改名，发展至今已经有 TLS 1.0、TLS 1.1、TLS 1.2 三个版本。SSL3.0和TLS1.0由于存在安全漏洞，已经很少被使用到。TLS 1.3 改动会比较大，目前还在草案阶段，目前使用最广泛的是TLS 1.1、TLS 1.2。

SSL/TSL作用

通过证书等信息确认网站的真实性；
建立加密的信息通道；
数据内容的完整性。

HTTPS=网站认证+数据加密+完整性验证+HTTP

https加密了什么

除IP/域名,端口,User-Agent外都被加密

即运营商/HK/GFW只能知道你访问的哪个ip或者域名,端口， User-Agent, Cookie是HTTP包的一部分，也被加密

https加密方式

在了解https工作流程之前，先来看看https的加密方式

对称加密

对称加密对称加密是指加密与解密的使用同一个密钥的加密算法。

目前常见的加密算法有：DES、AES、IDEA 等

弊端：客户端和服务器需要同一个密钥，那么必须有一方将密钥发送给另一方，一旦该密钥在发送过程中被截获，安全无法保证。

非对称加密

非对称加密非对称加密使用的是两个密钥，公钥与私钥，我们会使用公钥对网站账号密码等数据进行加密，再用私钥对数据进行解密。这个公钥会发给查看网站的所有人，而私钥是只有网站服务器自己拥有的。

目前常见非对称加密算法：RSA，DSA，DH等。

弊端：公钥对所有人开放，包括黑客，也就是说拿到公钥的人都可以解开密文。

所以https是两种加密一起使用

https工作流程

https通信流程


（1） 客户端向服务器端索要并验证公钥。

（2） 双方协商生成"对话密钥"。

（3） 双方采用"对话密钥"进行加密通信。

1,2称为握手阶段

SSL四次握手

"握手阶段"的所有通信都是明文的。

客户端->服务端

（1） 支持的协议版本，比如TLS 1.0版。

（2） 一个客户端生成的随机数A

（3） 支持的加密方法，比如RSA公钥加密。

（4） 支持的压缩方法。

服务器->客户端

（1） 确认使用的加密通信协议版本，比如TLS 1.0版本。如果浏览器与服务器支持的版本不一致，服务器关闭加密通信。

（2） 一个服务器生成的随机数B

（3） 确认使用的加密方法，比如RSA公钥加密。

（4） 服务器证书。(CA)

除了上面这些信息，如果服务器需要确认客户端的身份，就会再包含一项请求，要求客户端提供"客户端证书"。比如，金融机构往往只允许认证客户连入自己的网络，就会向正式客户提供USB密钥，里面就包含了一张客户端证书。

客户端->服务端

客户端收到服务器回应以后，首先验证服务器证书。如果证书不是可信机构颁布、或者证书中的域名与实际域名不一致、或者证书已经过期，就会向访问者显示一个警告，由其选择是否还要继续通信。

如果证书没有问题，客户端就会从证书中取出服务器的公钥。

（1） 一个随机数C。该随机数用服务器公钥加密，防止被窃听。

（2） 编码改变通知，表示随后的信息都将用双方商定的加密方法和密钥发送。

（3） 客户端握手结束通知，表示客户端的握手阶段已经结束。这一项同时也是前面发送的所有内容的hash值，用来供服务器校验。

上面第一项的随机数，是整个握手阶段出现的第三个随机数，又称"pre-master key"。有了它以后，客户端和服务器就同时有了三个随机数，接着双方就用事先商定的加密方法，各自生成本次会话所用的同一把"会话密钥"(对称加密密钥)。

服务器->客户端

服务器收到客户端的第三个随机数pre-master key之后，计算生成本次会话所用的"会话密钥"。然后，向客户端最后发送下面信息。

（1）编码改变通知，表示随后的信息都将用双方商定的加密方法和密钥发送。

（2）服务器握手结束通知，表示服务器的握手阶段已经结束。这一项同时也是前面发送的所有内容的hash值，用来供客户端校验。

而服务器用只有自己知道的私钥来解密，获取第三个随机数。只有，服务端和客户端都有了三个随机数N1+N2+N3，然后两端就使用这三个随机数来生成“对话密钥”，在此之后的通信都是使用这个“对话密钥”来进行对称加密解密。
因为这个过程中，服务端的私钥只用来解密第三个随机数，从来没有在网络中传输过，这样的话，只要私钥没有被泄露，那么数据就是安全的。

至此，整个握手阶段全部结束。接下来，客户端与服务器进入加密通信，就完全是使用普通的HTTP协议，只不过用"会话密钥"加密内容。

加密套件的交换

客户端把自身支持的一系列Cipher Suite（密钥算法套件，后文简称Cipher）[C1,C2,C3, …]发给服务器；

服务器接收到客户端的所有Cipher后，与自己支持的套件作对比，如果找到双方都支持的Cipher，则告知客户端；

客户端与服务器使用匹配的Cipher进行后续通信。如果服务器没有找到匹配的算法，客户端将给出错误信息。

客户端如何校验 CA 证书

CA 证书其实就是数字证书，是由 CA 机构颁发的。至于 CA 机构的权威性，那么是毋庸置疑的，所有人都是信任它的。CA 证书内一般会包含以下内容：

证书的颁发机构、版本
证书的使用者
证书的公钥
证书的有效时间
证书的数字签名 Hash 值和签名 Hash 算法
…

CA 证书中的 Hash 值，其实是用证书的私钥进行加密后的值（证书的私钥不在 CA 证书中）。然后客户端得到证书后，利用证书中的公钥去解密该 Hash 值，得到 Hash-a ；然后再利用证书内的签名 Hash 算法去生成一个 Hash-b 。最后比较 Hash-a 和 Hash-b 这两个的值。如果相等，那么证明了该证书是对的，服务端是可以被信任的；如果不相等，那么就说明该证书是错误的，可能被篡改了，浏览器会给出相关提示，无法建立起 HTTPS 连接。除此之外，还会校验 CA 证书的有效时间和域名匹配等。