开发必备：HTTP 及 TLS

Posted 2021-06-30 一口Linux

对于HTTP和TLS，相信很多人都不陌生，特别是开发人员，这应该是平时经常接触的东西。但大伙对于这块的知识可能比较零散，不是很全面，所以小编整理了一下，希望能帮助大伙更好的去巩固这方面的知识点。

HTTP和HTTPS

HTTP + 加密 + 认证 + 完整性保护 = HTTPS

我们知道HTTP是明文传输的，就必不可免存在如下问题：

• 重要数据被明文获取
• 通信双方可能被伪冒
• 数据被篡改
• 一般获取简单数据用于展示的，可能无所谓以上的安全缺陷。但假如涉及类似银行密码的数据，就必须慎重考虑这一点了。
• 所以能够规避以上缺陷的HTTP就是HTTPS（HTTP Secure）。

如何做到加密 + 认证 + 完整性保护

我们都知道OSI7层模型，其中HTTP属于应用层协议，HTTP下一层是TCP（传输层协议）。完全性是一个难题，专注于传输速率的传输层协议TCP为了单一职责的理念，自是不会多管闲事去保证安全性而降低自身的传输速率的。

HTTP本身假如要去保证部分数据的安全性而去专注安全性的开发，也是得不偿失。想到这里，很是有一些学java感受到的职责单一、职责分离这样的思想，哈哈。所以应该就是这样，HTTP与TCP之间再加上一层SSL/TLS（Secure Sockets Layer/Transport Layer Security）协议。

HTTP 请求中的内容

HTTP 请求由三部分构成，分别为：

• 请求行
• 首部
• 实体

请求行大概长这样 GET /images/logo.gif HTTP/1.1，基本由请求方法、URL、协议版本组成，这其中值得一说的就是请求方法了。

请求方法分为很多种，最常用的也就是 Get 和 Post 了。虽然请求方法有很多，但是更多的是传达一个语义，而不是说 Post 能做的事情 Get 就不能做了。如果你愿意，都使用 Get 请求或者 Post 请求都是可以的。

问题：Post 和 Get 的区别？

首先先引入副作用和幂等的概念。

副作用指对服务器上的资源做改变，搜索是无副作用的，注册是副作用的。

幂等指发送 M 和 N 次请求（两者不相同且都大于 1），服务器上资源的状态一致，比如注册 10 个和 11 个帐号是不幂等的，对文章进行更改 10 次和 11 次是幂等的。因为前者是多了一个账号（资源），后者只是更新同一个资源。

在规范的应用场景上说，Get 多用于无副作用，幂等的场景，例如搜索关键字。Post 多用于副作用，不幂等的场景，例如注册。

在技术上说：

• Get 请求能缓存，Post 不能
• Post 相对 Get 安全一点点，因为Get 请求都包含在 URL 里（当然你想写到 body 里也是可以的），且会被浏览器保存历史纪录。Post 不会，但是在抓包的情况下都是一样的。
• URL有长度限制，会影响 Get 请求，但是这个长度限制是浏览器规定的，不是 RFC 规定的
• Post 支持更多的编码类型且不对数据类型限制

首部

首部分为请求首部和响应首部，并且部分首部两种通用，接下来我们就来学习一部分的常用首部。

通用首部

请求首部

响应首部

实体首部

常见状态码

状态码表示了响应的一个状态，可以让我们清晰的了解到这一次请求是成功还是失败，如果失败的话，是什么原因导致的，当然状态码也是用于传达语义的。如果胡乱使用状态码，那么它存在的意义就没有了。

状态码通常也是面试经常会被考的一道题。

2XX 成功

• 200 OK，表示从客户端发来的请求在服务器端被正确处理
• 204 No content，表示请求成功，但响应报文不含实体的主体部分
• 205 Reset Content，表示请求成功，但响应报文不含实体的主体部分，但是与 204 响应不同在于要求请求方重置内容
• 206 Partial Content，进行范围请求

3XX 重定向

• 301 moved permanently，永久性重定向，表示资源已被分配了新的 URL
• 302 found，临时性重定向，表示资源临时被分配了新的 URL
• 303 see other，表示资源存在着另一个 URL，应使用 GET 方法获取资源
• 304 not modified，表示服务器允许访问资源，但因发生请求未满足条件的情况
• 307 temporary redirect，临时重定向，和302含义类似，但是期望客户端保持请求方法不变向新的地址发出请求

4XX 客户端错误

• 400 bad request，请求报文存在语法错误
• 401 unauthorized，表示发送的请求需要有通过 HTTP 认证的认证信息
• 403 forbidden，表示对请求资源的访问被服务器拒绝
• 404 not found，表示在服务器上没有找到请求的资源

5XX 服务器错误

• 500 internal sever error，表示服务器端在执行请求时发生了错误
• 501 Not Implemented，表示服务器不支持当前请求所需要的某个功能
• 503 service unavailable，表明服务器暂时处于超负载或正在停机维护，无法处理请求

TLS协议

HTTPS 还是通过了 HTTP 来传输信息，但是信息通过 TLS 协议进行了加密。

TLS 协议位于传输层之上，应用层之下。首次进行 TLS 协议传输需要两个 RTT ，接下来可以通过 Session Resumption 减少到一个 RTT。

在 TLS 中使用了两种加密技术，分别为：对称加密和非对称加密。

对称加密：

对称加密就是两边拥有相同的秘钥，两边都知道如何将密文加密解密。

这种加密方式固然很好，但是问题就在于如何让双方知道秘钥。因为传输数据都是走的网络，如果将秘钥通过网络的方式传递的话，一旦秘钥被截获就没有加密的意义的。

非对称加密：

有公钥私钥之分，公钥所有人都可以知道，可以将数据用公钥加密，但是将数据解密必须使用私钥解密，私钥只有分发公钥的一方才知道。

这种加密方式就可以完美解决对称加密存在的问题。假设现在两端需要使用对称加密，那么在这之前，可以先使用非对称加密交换秘钥。

简单流程如下：首先服务端将公钥公布出去，那么客户端也就知道公钥了。接下来客户端创建一个秘钥，然后通过公钥加密并发送给服务端，服务端接收到密文以后通过私钥解密出正确的秘钥，这时候两端就都知道秘钥是什么了。

TLS 握手过程如下图：

客户端发送一个随机值以及需要的协议和加密方式。

服务端收到客户端的随机值，自己也产生一个随机值，并根据客户端需求的协议和加密方式来使用对应的方式，并且发送自己的证书（如果需要验证客户端证书需要说明）

客户端收到服务端的证书并验证是否有效，验证通过会再生成一个随机值，通过服务端证书的公钥去加密这个随机值并发送给服务端，如果服务端需要验证客户端证书的话会附带证书

服务端收到加密过的随机值并使用私钥解密获得第三个随机值，这时候两端都拥有了三个随机值，可以通过这三个随机值按照之前约定的加密方式生成密钥，接下来的通信就可以通过该密钥来加密解密

通过以上步骤可知，在 TLS 握手阶段，两端使用非对称加密的方式来通信，但是因为非对称加密损耗的性能比对称加密大，所以在正式传输数据时，两端使用对称加密的方式通信。

备注：以上说明的都是 TLS 1.2 协议的握手情况，在 1.3 协议中，首次建立连接只需要一个 RTT，后面恢复连接不需要 RTT 了。

小结

这篇文章的内容还是相对比较多的，需要同学们多次阅读，慢慢理解，里面有些术语如果不太懂的同学可以去网上学习一下，下面总结一下内容：

• 介绍了HTTP、HTTPS和TSL之间的关系
• 详细介绍HTTP的请求内容和状态码
• 介绍TLS 中经常用到的两种加密方式以及握手的流程