一文科普：白话HTTPS

• HTTPS是传输协议吗?
• HTTPS与HTTP有什么关系?
• HTTPS为什么会安全?

闲扯一下

Mac笔记本、Windows台式机、 Linux 主机。像这三种类型，它们硬件不同，系统不同，服务端处理的编程语言不同。它们之间却可以在网络的世界了自由联通。靠的是什么呢?

靠的是它们遵守相同的规则(如：HTTP)。应用层用什么格式(语言编码，报文字段)封装报文、传输层如何将大量的数据分段，并给每帧数据添加编号和端口信息、网络层如何给没帧数据添加IP地址，目标MAC地址、数据链路层如何将数字信息通过网卡发出去。

HTTPS是传输协议吗?

目前常见的应用层协议

好像没有看到HTTPS啊?

没错，HTTPS并非TCP/IP协议族中的一员，它其实是HTTP协议+SSL协议的组合体，是披着SSL外衣的HTTP。

HTTPS与HTTP有什么关系?

HTTP实现的功能：一种机制简单(这也是从早期众多传输协议中走出来的原因)的超文本传输协议，为客户端和服务器通信服务，是处在TCP/IP协议族中的应用层协议。

HTTP在发送请求时，采用四层架构。

应用层：提供多种应用服务，如：HTTP FTP DNS等，可以直接提供给开发者使用。

传输层：网络间数据的传输，如：TCP TDP，报文数据分割打包成帧

网络层：处理网络中流动的数据包，在复杂的网络段中选择一条传输路线，将数据包送到目的地。将现实中的寄快递(在快递上写上收件地址等信息，送到快递点(类似于路由器))

数据链路层：处理链接网络的硬件部分，如：网络适配器，硬件驱动，操作系统，光纤。

HTTP请求过程中的重要概念!

1.数据包在网络层怎么走的呢?

在数据包传输过程中，需要不断使用地址解析协议(IP和MAC地址对应的表，互相反查)，进行路由选择(将数据包丢给一个路由器，路由器会根据数据包上带的地址，自动分拣，传给它认为比较好的下一站路，直到到达目的地)

2.TCP通讯三次握手

• 客户端先发送一个SYN(synchronize)
• 服务端收到后，返回一个SYN(synchronize)/ACK(acknowledgement)
• 客户端发送一个ACK(acknowledgement)

3.DNS域名解析服务：在浏览器输入url后，点击enter。

• 网络首先会拿填写的域名到dns服务器查询对应的IP地址。
• 浏览器将请求传给返回的IP地址。

4.HTTP与HTTPS通信的区别

只是在应用层与传输层之间添加了一个SSL层

HTTPS为什么会安全?

既然HTTPS是披着SSL外衣的HTTP，那SSL是什么呢?

SSL是安全套接字层，是目前比较成熟的提供可靠数据传输的安全协议。SSL可以提供证书认证，数据加密，完整性保护等保护性策略。

数据加密原理

SSL采用的加密策略是：非对此加密+对称加密的混合加密方式

• 对成加密：单纯的对称加密，加密解密的效率高，但是在客户端于服务端共享密钥时，容易被中间劫持泄露，不够安全
• 非对称加密：是新一代加密方案，加密解密销量低，但是可以实现密钥的安全传输，想通过公钥解出私钥难道极大，基本不可能。

最中采用在第一次交换共享密钥时，使用非对称加密。然后用共享密钥加密。这样既避免了密钥被劫持，又保证了效率

数据完整性策略

采用报文摘要的策略，防止报文主题被修改。

在报文发送前，先通过md5-base64加密，得到一个报文主体的摘要，把这个摘要放到请求首部中，等服务器收到信息，采用同样的算法，加密报文主体，根据得到的结果是否和报文摘要一致来判断数据的完整性。

SSL和TLS的关系

目前常见的加密协议有两个SSL3.0和TLS1.0，它们之间有什么区别呢?

• SSL(Secure Socket Layer)：是有浏览器开发商网景通信公司发起并开发到了SSL3.0版本
• TLS(Transport Layer Security)：后面主导权移交给了IETF组织，他们在SSL3.0基础上开发了 TLS一系列版本。它们是“父子”关系。

HTTPS协议安全通信步骤

HTTPS协议安全通信步骤中有三个主角元素：客户端，服务器，第三方可信任的证书颁发机构。

过程如下：

1. 服务器的运维人员向“第三方可信任的证书颁发机构”提供公司的有效信息+公钥。
2. “第三方可信任的证书颁发机构”认证公司有效，就用“第三方可信任的证书颁发机构”的私钥给服务器的公钥签名，然后创建一个证书，证书中加入了公钥+公钥签名结果，发给服务器。服务器运营人员需要支付一定的费用。
3. 客服端安装浏览器，浏览器内部内置了“第三方可信任的证书颁发机构”的根证书，里面包含了“第三方可信任的证书颁发机构”的公钥信息
4. //正式开始SSL通信
5. 客户端发送请求给ClientHello到服务器，请求报文中包含客户端支持的SSL指定版本号，加密组件列表(使用的加密算法和密钥长度)
6. 服务端收到请求后，也回发生个ClientHello回应，里面包含了使用的SSL版本和加密组件(该加密组件是从客户端发生的列表中筛选出来的)
7. 紧接着服务器发生证书报文(Certificate)，将服务器申请的公钥证书传给客户端
8. 然后服务器发生一个Server Hello Done报文给客户端，表示初期阶段的SSL握手协商结束。
9. 客户端收到服务器发来的公钥证书后，拿本地存储的第三方机构根证书中的公钥对证书中的签名信息解密，如果解密的结构同证书中的原始服务器公钥信息一样，证明服务器可信。
10. 接着客户端在本地生成一个随机密码字符串。用服务器的公钥加密这个字符串，将得到的结果传递给服务器器。
11. 然后客户端再发送一个Change Cipher Spec报文(修改加密规则说明)给服务器，告诉服务器下面的通信将采用刚才的随机密码字符串作为加密密钥。
12. 最后客户端发生一个Finish报文，报文中包含了从连接到现在所有报文的整体校验码，上面一系列的握手协商是否能最后成功，就看服务器能否正确解密这个Finish报文了。
13. 服务器正确解密后，也发送个Change Cipher Spec报文(修改加密规则说明)给客户端。
14. 最后服务端也发送个Finish报文让客户端解密验证。
15. 等客户端、服务器两者的Finished报文都正常交换后，SSL连接算是正式建立完成。下面的通信就会受到SSL的加密保护。
16. 现在客户端就可以安全的给服务器发送简单的应用层协议(http)了，并得到受保护的响应
17. 最后通讯完成，由客户端发送close_notify报文，通知服务器断开链接。