HTTPS

1、概念

HTTPS(HyperText Transfer Protocol over Secure Socket Layer)超文本传 输安全协议， 近两年Google、Baidu、Facebook 等这样的互联网巨头，不谋 而合地开始大力推行 HTTPS， 国内外的大型互联网公司很多也都已经启用了全 站 HTTPS，这也是未来互联网发展的趋势

为鼓励全球网站的 HTTPS 实现，一些互联网公司都提出了自己的要求

• 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
• 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
• 苹果要求 2017 年 App Store 中的所有应用都必须使用 HTTPS 加密连接
• 当前国内炒的很火热的微信小程序也要求必须使用 HTTPS 协议;
• 新一代的 HTTP/2 协议的支持需以 HTTPS 为基础

1.2 作用

• 对数据进行加密，并建立一个信息安全通道，来保证传输过程中的数据安 全;
• 对网站服务器进行真实身份认证。

1.3 使用特征

我们经常会在Web的登录页面和购物结算界面等使用HTTPS通信。

• 使用HTTPS通信时，不再用 http:// ，而是改用 https:// 。另外，
• 当浏览器访问HTTPS通信有效的Web网站时，浏览器的地址栏内会出现一个 带锁的标记。

2、架构图

HTTPS并非是应用层一个新的协议，通常 HTTP 直接和 TCP 通信，HTTPS则先 和安全层(SSL/TLS)通信，然后安全层再和 TCP 层通信。

SSL/TLS协议就是为了解决上面提到的HTTP存在的问题而生的，下面我们来看 一下它是怎么解决的:

• 所有的信息都是加密传输的，第三方无法窃听
• 配备身份验证(服务端程序)，防止身份被冒充
• 具有校验机制，一旦被篡改，通信双方会立刻发现

3、HTTPS工作原理

HTTPS是身披SSL/TLS外壳的HTTP

TLS全称传输层安全协议Transport Layer Security Protocol，TLS/SSL是一种加 密通道的规范

TLS协议是由TLS记录协议(TLS record Protocol)和TLS握手协议(TLS handshake Protocol)这两层协议叠加而成的

• 记录协议:TLS Record protocol
  • TLS记录协议位于TLS握手协议的下层，是负责使用对称密码对消息进行 加密通信的部分
  • 加密使用的密钥是通过握手协议在服务器和客户端之间协商决定的
• 握手协议:TLS Handshaking Protocols由TLS Change Ciper Spec Protocol(密码规格变更协议)和TLS Alert Protocol(警告协议)组成
  • 负责在客户端和服务器之间协商决定密码算法和共享密钥。
  • 密码规格变更协议负责向通信对象传达变更密码方式的信号，当协议中 途发生错误时，就会通过警告协议传达给对方。
  • 警告协议是TLS握手协议负责在发送错误时将错误传达给对方。

4、对称加密算法

4.1 定义:

采用单钥密码系统的加密方法，同一个密钥可以同时用作信息的加密和解
密，这种加密方法称为对称加密，也称为单密钥加密。

4.2 要素:

原文、秘钥、算法

秘钥:在密码学中是一个定长的字符串、需要根据加密算法确定其长度

4.3 工作过程:

加密:明文 + 密钥 -> 密文

解密:密文 + 密钥 -> 明文

4.4 特点

• 优点:算法公开、计算量小、加密速度快、加密效率高。
• 缺点:相对来说不算特别安全，只有一把钥匙，密文如果被拦截，且密钥也被劫持，那么，信息很容易被破译。

缺陷:

加密和解密同用一个密钥，加密和解密都会用到密钥，没有密钥就无法对密
码解密，反过来说，任何人只要持有密钥就能解密。

改进:比如服务器为每一个客户端请求的TCP连接生成一个唯一的key

缺陷:

• 不同的客户端、服务器数量庞大，所以双方都需要维护大量的密钥，维护成本很高
• 因每个客户端、服务器的安全级别不同，密钥极易泄露

5、非对称加密算法

5.1 简介:

非对称加密是计算机通信安全的基石，保证了加密数据不会被破解。

非对称加密算法需要两个密钥:公开密钥(public key) 和私有密(private key)

公开密钥和私有密钥是一对

5.2 特点:

如果用公开密钥对数据进行加密，只有用对应的私有密钥才能解密。
如果用私有密钥对数据进行加密，只有用对应的公开密钥才能解密。

由于其算法复杂，而使得加密、解密速度没有对称加密解密的速度快。有两
种密钥，其中一个是公开的，这样就可以不需要像对称密码那样传输对方的密
钥了，这样安全性就大了很多

公钥是公开的(也就是黑客也会有公钥)，所以第 4 步私钥加密的信息，如 果被黑客截获，其可以使用公钥进行解密，获取其中的内容。

5.3 对称加密和非对称加密

非对称加密既然也有缺陷，那我们就将对称加密，非对称加密两者结合起来，
取其精华、去其糟粕，发挥两者的各自的优势。

解决问题:

通过对称加密和非对称加密的组合使用，解决内容可能被窃听的问题

存在缺陷:

解决报文可能遭篡改问题
解决通信方身份可能被伪装的问题

6、数字签名

6.1 数字签名有两种功能:

• 能确定消息确实是由发送方签名并发出来的，因为别人假冒不了发送方的签名。
• 数字签名能确定消息的完整性,证明数据是否未被篡改过。

6.2 数字签名如何生成

将要发送的数据先用Hash算法(摘要算法、散列算法)生成消息摘要，然后用 发送者的私钥加密生成数字签名，与原文一起传送给接收者

6.3 校验数字签名流程

接收者只有用发送者的公钥才能解密被加密的摘要信息，然后用HASH函数对 收到的原文产生一个摘要信息，与上一步得到的摘要信息对比。如果相同，则 说明收到的信息是完整的，在传输过程中没有被修改，否则说明信息被修改 过，因此数字签名能够验证信息的完整性。