初识HTTPS

Posted 2020-09-20

初识HTTPS

HTTPS也被叫做“基于TLS的HTTP，基于SSL的HTTP，HTTP安全“，它是一个在Internet上广泛使用的计算机网络安全通信协议。

即HTTPS是HTTP的安全版本，在了解HTTPS为何安全之前，那么我们首先应该要知道HTTP为什么不安全。

HTTP为什么不安全

通过 HTTP 协议传输的信息是明文的。网络包从客户端/浏览器到服务器的这段过程中，需要经过多个网络设备。我们的登录帐号、密码等信息可以轻易被其中任何一个网络设备获取。

如果其中的一个网络设备被黑客控制，除了可以获取我们发送的数据以外，还可以将我们发送的数据进行伪造后再进行发送。

这就是 HTTP 传输所面临的问题之一：中间人攻击，指消息传递的过程中，处在传递路径上的攻击者可以嗅探或者窃听传输数据的内容。

HTTPS加密

HTTPS针对这个问题，采用了“加密”的方式来解决。

使用对称加密算法（AES）

我们最先想到的应该就是对称加密算法了，如果HTTPS使用的是对称加密算法会是怎样的情况呢？

对称加密算法既指加密和解密需要使用的密钥key是一样的。

如果客户端和服务端都有一个相同的密匙key，那么客户端先使用密匙key加密数据之后再发送到服务端，此时中间人获取到的数据是无法解密的。服务端使用key解密后，执行完毕返回同样由该key加密的数据到客户端。

整个过程看起来没有问题，但是忽略了一个点，即密匙key如果是服务端生成的该如何告诉客户端呢？实际上，无论采用什么样的方式告诉客户端，都有可能导致密匙key泄露，一旦密匙泄露，则整个加密的工作都显得没有意义了。

所以实际上HTTPS的加密并不是用的对称加密算法这种方式。

使用非对称加密算法（RSA）

HTTPS使用了另一种聪明的加密算法，非对称加密算法。

非对称加密算法会生成两个密钥（key1 和 key2）。凡是 key1 加密的数据，key1 自身不能解密，需要 key2 才能解密；凡事 key2 加密的数据，key2 自身不能解密，只有 key1 才能解密。

HTTPS实现

下面我们看看HTTPS中是如何使用RSA的：

1. 服务端在发送消息之前先用RSA技术生成了一对密钥k1和k2。
2. 服务端把k1用明文发送给了客户端，中间人也许会截取，但是没有用，k1加密的数据需要k2才可以破解，而k2在服务端手中。
3. k1传到了客户端，客户端会去生成一个接下来准备用于对称加密（AES）的传输密钥key，然后用收到的k1把key加密，传给你。
4. 服务端用手上的k2解出key后，此时只有服务端和客户端知道这个对称加密的key。
5. 接下来的消息使用对称加密的方式进行即可，即非对称加密解决了之前我们的问题，即如何安全的把密匙key传递出去。

这里也许你会有问题，为什么不直接用非对称加密来加密信息，而是加密 AES 的 key 呢？

因为非对称加密和解密的平均消耗时间比较长，为了节省时间提高效率，我们通常只是用它来交换密钥，而非直接传输数据。

HTTPS证书

我们之前通过加密技术已经解决了消息安全传递的问题了，那么是不是从此就万无一失了呢？答案当然不是。

我们设想一下，如果我们服务端（S）和客户端（C）中间会途经一个黑客服务器，暂且就称为H吧，下面我们看看H如何操作可以破解掉我们的加密防范。

1. S生成了k1，使用明文发送给C；
2. H接收到k1之后，并没有转发给C，而是先自己生成一个key，使用k1加密后发送给S，即对S来说，H伪装成了C；
3. 同时，H生成了新的一个k1，使用明文发送给C，C会把加密后的key告诉H，即对C来说，H伪装成了S；
4. 这样一来，实际上H就成为了S和C之间的一个消息转发者了，不旦可以知道S和C之间发送的消息，还可以伪造消息进行发送；

这么看来，我们之前的努力貌似又功亏一篑了。

所以此时我们需要引入一个非常权威的第三方，一个专门用来认证网站合法性的组织，可以叫做 CA（Certificate Authority）。各个网站服务商可以向 CA 申请证书，使得他们在建立安全连接时可以带上 CA 的签名。而 CA 得安全性是由操作系统或者浏览器来认证的。

你的 Windows、Mac、Linux、Chrome、Safari 等会在安装的时候带上一个他们认为安全的 CA 证书列表，只有和你建立安全连接的网站带有这些CA的签名，操作系统和浏览器才会认为这个链接是安全的，否则就有可能遭到中间人攻击。

一旦某个 CA 颁发的证书被用于的非法途径，那么这个 CA 之前颁发过的所有证书都将被视为不安全的，这让所有 CA 在颁发证书时都十分小心，所以 CA 证书在通常情况下是值得信任的。

总结

使 HTTP 后面增加一个S（Security）的技术，正是 对称加密 + 非对称加密 + CA 认证 这三种技术的混合体。当然这个主要是 HTTPS 的基本原理，真正实际中的 HTTPS 的协议是比以上的描述更为复杂一些的，并且其中任何一步稍有闪失，整个流程都将不再安全。

这也是为什么 HTTPS 协议从 SSL 1.0升级到 SSL 3.0，再被 TLS 1.0 现在被 TLS 1.3取代，其背后都是一个个细节上的优化，以防有任何闪失。

TLS 协议相比 SSL 协议增加了传输层的安全保证。

参考链接

“HTTPS”安全在哪里？

HTTPS 小白知识（一）