HTTP存在的问题

以下均是客户端http请求一次服务端可能出现的问题，即服务端向客户端响应请求，返回数据：

1. 明文传输，内容不加密：个人隐私、账户密码等信息可能会被盗取。
2. 篡改，数据的完整性和安全性：收到的数据可能被第三方修改过，或被植入广告等。
3. 假冒，服务端的身份未认证：访问的站点非目标服务器站点，如域名欺骗、域名劫持、钓鱼网站

HTTPS解决HTTP存在的问题

1. 利用非对称加密算法和对称加密算法加密(客户端随机生成的密钥来对称加密明文)

2. 服务端是真实、合法的目标服务器(数字证书)

3. 数字证书完整性和真实性(数字签名)

密码学基础

在正式讲解HTTPS协议之前，我们首先要知道一些密码学的知识。

明文

明文指的是未被加密过的原始数据。

密文

明文被某种加密算法加密之后，会变成密文，从而确保原始数据的安全；

密文也可以被解密，得到原始的明文。

密钥

密钥是一种参数，它是在明文与密文相互转换的算法中输入的参数；

密钥分为对称密钥与非对称密钥，分别应用在对称加密和非对称加密上。

对称加密

对称加密又叫做私钥加密，即信息的发送方和接收方使用同一个密钥去加密和解密数据；

对称加密的特点是算法公开、加密和解密的速度快，适合于对大数据量进行加密，常见的对称加密算法有DES、3DES、TDEA、Blowfish、RC5和IDEA。

其加密过程如下：明文 + 加密算法 + 私钥 => 密文

解密过程如下：密文 + 解密算法 + 私钥 => 明文

对称加密中用到的密钥叫做私钥，私钥表示个人私有的密钥，即该密钥不能被泄露。

其加密过程中的私钥与解密过程中用到的私钥是同一个密钥，这也是称加密之所以称之为“对称”的原因；

由于对称加密的算法是公开的，所以一旦私钥被泄露，那么密文就很容易被破解，所以对称加密的缺点是密钥安全管理困难。

非对称加密

非对称加密也叫做公钥加密；

非对称加密与对称加密相比，其安全性更好；

对称加密的通信双方使用相同的密钥，如果一方的密钥遭泄露，那么整个通信就会被破解；

而非对称加密使用一对密钥，即公钥和私钥，且二者成对出现；

公钥加密的内容需要用私钥解密，私钥加密的内容需要用公钥解密！

私钥由服务器自己保存，公钥发送给客户端；

公钥指的是公共的密钥，任何人都可以获得该密钥；

被公钥加密过的密文只能被私钥解密，过程如下：

明文 + 加密算法 + 公钥 => 密文，密文 + 解密算法 + 私钥 => 明文

被私钥加密过的密文只能被公钥解密，过程如下：

明文 + 加密算法 + 私钥 => 密文，密文 + 解密算法 + 公钥 => 明文

由于加密和解密使用了两个不同的密钥，这就是非对称加密“非对称”的原因。

非对称加密的缺点是加密和解密花费时间长、速度慢，只适合对少量数据进行加密。

在非对称加密中使用的主要算法有：RSA、Elgamal、Rabin、D-H、ECC（椭圆曲线加密算法）等。

HTTPS通信过程

HTTPS协议 = HTTP协议 + SSL/TLS协议；

在HTTPS数据传输的过程中，需要用SSL/TLS对数据进行加密和解密，需要用HTTP对加密后的数据进行传输，由此可以看出HTTPS是由HTTP和SSL/TLS一起合作完成的；

SSL的全称是Secure Sockets Layer，即安全套接层协议，是为网络通信提供安全及数据完整性的一种安全协议，SSL协议在1994年被Netscape发明，后来各个浏览器均支持SSL，其最新的版本是3.0；

TLS的全称是Transport Layer Security，即安全传输层协议，最新版本的TLS（Transport Layer Security，传输层安全协议）是IETF（Internet Engineering Task Force，Internet工程任务组）制定的一种新的协议，它建立在SSL 3.0协议规范之上，是SSL 3.0的后续版本；

在TLS与SSL3.0之间存在着显著的差别，主要是它们所支持的加密算法不同，所以TLS与SSL3.0不能互操作；

虽然TLS与SSL3.0在加密算法上不同，但是在我们理解HTTPS的过程中，我们可以把SSL和TLS看做是同一个协议。

HTTPS为了兼顾安全与效率，同时使用了对称加密和非对称加密；

数据是被对称加密传输的，对称加密过程需要客户端的一个密钥，为了确保能把该密钥安全传输到服务器端，采用非对称加密对该密钥进行加密传输；

总的来说，对数据进行对称加密，对称加密所要使用的密钥通过非对称加密传输。

过程如下图所示

HTTPS在传输的过程中会涉及到三个密钥：

服务器端的公钥和私钥，用来进行非对称加密，加密客户端密钥

客户端生成的随机密钥，用来进行对称加密，加密数据

一个HTTPS请求实际上包含了两次HTTP传输，可以细分为8步

1.客户端向服务器发起HTTPS请求，连接到服务器的443端口

2.服务器端有一个密钥对，即公钥和私钥，是用来进行非对称加密使用的，服务器端保存着私钥，不能将其泄露，公钥可以发送给任何人。

3.服务器将自己的公钥发送给客户端。

4.客户端收到服务器端的公钥之后，会对公钥进行检查，验证其合法性，如果发现发现公钥有问题，那么HTTPS传输就无法继续；严格的说，这里应该是验证服务器发送的数字证书的合法性，客户端如何验证数字证书的合法性，通过CA机构(数字证书就是服务端从CA机构或取得)；如果公钥合格，那么客户端会生成一个随机值，这个随机值就是用于进行对称加密的密钥，我们将该密钥称之为client key，即客户端密钥，这样在概念上和服务器端的密钥容易进行区分；然后用服务器的公钥对客户端密钥进行非对称加密，这样客户端密钥就变成密文了，至此，HTTPS中的第一次HTTP请求结束。

5.客户端会发起HTTPS中的第二个HTTP请求，将加密之后的客户端密钥发送给服务器。

6.服务器接收到客户端发来的密文之后，会用自己的私钥对其进行非对称解密，解密之后的明文就是客户端密钥，然后用客户端密钥对数据进行对称加密，这样数据就变成了密文。

7.然后服务器将加密后的密文发送给客户端。

8.客户端收到服务器发送来的密文，用客户端密钥对其进行对称解密，得到服务器发送的数据。这样HTTPS中的第二个HTTP请求结束，整个HTTPS传输完成。