關(guān)于HTTPS的相關(guān)問(wèn)題
HTTP (Hypertext Transfer Protocol)超文本傳輸協(xié)議
HTTPS(Secure Hypertext Transfer Protocol)安全超文本傳輸協(xié)議
HTTPS和HTTP的區(qū)別
HTTPs協(xié)議需要申請(qǐng)證書董习。
http鏈接很簡(jiǎn)單珊肃，是無(wú)狀態(tài)的HTTPS協(xié)議由SSL+HTTP協(xié)議構(gòu)建的可以進(jìn)行加密傳輸疲吸，身份認(rèn)證的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議伦连，HTTPS協(xié)議解決了以下問(wèn)題：
1.信任主機(jī)的問(wèn)題
采用https 的server 必須從CA 申請(qǐng)一個(gè)用于證明服務(wù)器用途類型的證書抠藕。改證書只有用于對(duì)應(yīng)的server 的時(shí)候，客戶端才信任此主機(jī)占键。所以目前所有的銀行系統(tǒng)網(wǎng)站获洲，關(guān)鍵部分應(yīng)用都是https 的。 客戶通過(guò)信任該證書淹禾，從而信任了該主機(jī)馁菜。其實(shí)這樣做效率很低，但是銀行更側(cè)重安全铃岔。 這一點(diǎn)對(duì)我們沒(méi)有任何意義火邓，我們的server，采用的證書不管自己issue 還是從公眾的地方issue德撬， 客戶端都是自己人铲咨，所以我們也就肯定信任該server。
2.通訊過(guò)程中的數(shù)據(jù)的泄密和被竄改蜓洪。
1)一般意義上的https纤勒， 就是 server 有一個(gè)證書。
a) 主要目的是保證server 就是他聲稱的server隆檀。這個(gè)跟第一點(diǎn)一樣摇天。
b) 服務(wù)端和客戶端之間的所有通訊，都是加密的恐仑。
（I）具體講泉坐，是客戶端產(chǎn)生一個(gè)對(duì)稱的密鑰，通過(guò)server 的證書來(lái)交換密鑰裳仆。 一般意義上的握手過(guò)程腕让。
（II）加下來(lái)所有的信息往來(lái)就都是加密的歧斟。 第三方即使截獲纯丸，也沒(méi)有任何意義。因?yàn)樗麤](méi)有密鑰静袖。 當(dāng)然竄改也就沒(méi)有什么意義了觉鼻。
2)少許對(duì)客戶端有要求的情況下，會(huì)要求客戶端也必須有一個(gè)證書
a) 這里客戶端證書队橙，其實(shí)就類似表示個(gè)人信息的時(shí)候坠陈，除了用戶名/密碼萨惑， 還有一個(gè)CA （證書授權(quán)中心）認(rèn)證過(guò)的身份。 應(yīng)為個(gè)人證書一般來(lái)說(shuō)上別人無(wú)法模擬的仇矾，所有這樣能夠更深的確認(rèn)自己的身份咒钟。
b) 目前少數(shù)個(gè)人銀行的專業(yè)版是這種做法，具體證書可能是拿U盤作為一個(gè)備份的載體若未。像我用的交通銀行的網(wǎng)上銀行就是采取的這種方式朱嘴。 HTTPS 一定是繁瑣的。
TLS/SSL原理
HTTPS 協(xié)議的主要功能基本都依賴于 TLS/SSL 協(xié)議
SSL Secure Sockets Layer 安全套接字層
TLS Transport Layer Security 安全傳輸層
均采用傳輸層加密
TLS的前身是SSL粗合，TLS 1.0通常被標(biāo)示為SSL 3.1萍嬉，TLS 1.1為SSL 3.2，TLS 1.2為SSL 3.3
TCP/IP通訊協(xié)議采用了4層的層級(jí)結(jié)構(gòu)隙疚，每一層都呼叫它的下一層所提供的網(wǎng)絡(luò)來(lái)完成自己的需求壤追。這4層分別為：
應(yīng)用層：應(yīng)用程序間溝通的層，如簡(jiǎn)單電子郵件傳輸（SMTP）供屉、文件傳輸協(xié)議（FTP）行冰、網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程訪問(wèn)協(xié)議（Telnet）等。
傳輸層：在此層中伶丐，它提供了節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)傳送服務(wù)悼做，如傳輸控制協(xié)議（TCP）、用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（UDP）等哗魂，TCP和UDP給數(shù)據(jù)包加入傳輸數(shù)據(jù)并把它傳輸?shù)较乱粚又懈刈撸@一層負(fù)責(zé)傳送數(shù)據(jù)，并且確定數(shù)據(jù)已被送達(dá)并接收录别。
互連網(wǎng)絡(luò)層：負(fù)責(zé)提供基本的數(shù)據(jù)封包傳送功能朽色，讓每一塊數(shù)據(jù)包都能夠到達(dá)目的主機(jī)（但不檢查是否被正確接收），如網(wǎng)際協(xié)議（IP）组题。
網(wǎng)絡(luò)接口層：對(duì)實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)媒體的管理葫男，定義如何使用實(shí)際網(wǎng)絡(luò)（如Ethernet、Serial Line等）來(lái)傳送數(shù)據(jù)崔列。
TLS/SSL 的功能實(shí)現(xiàn)主要依賴于三類基本算法：散列函數(shù) Hash梢褐、對(duì)稱加密和非對(duì)稱加密，其利用非對(duì)稱加密實(shí)現(xiàn)身份認(rèn)證和密鑰協(xié)商峻呕，對(duì)稱加密算法采用協(xié)商的密鑰對(duì)數(shù)據(jù)加密利职，基于散列函數(shù)驗(yàn)證信息的完整性趣效。
散列函數(shù) Hash瘦癌，常見(jiàn)的有 MD5、SHA1跷敬、SHA256讯私，該類函數(shù)特點(diǎn)是函數(shù)單向不可逆、對(duì)輸入非常敏感、輸出長(zhǎng)度固定斤寇，針對(duì)數(shù)據(jù)的任何修改都會(huì)改變散列函數(shù)的結(jié)果桶癣，用于防止信息篡改并驗(yàn)證數(shù)據(jù)的完整性；對(duì)稱加密娘锁，常見(jiàn)的有 AES-CBC牙寞、DES、3DES莫秆、AES-GCM等间雀，相同的密鑰可以用于信息的加密和解密，掌握密鑰才能獲取信息镊屎，能夠防止信息竊聽(tīng)惹挟，通信方式是1對(duì)1；非對(duì)稱加密缝驳，即常見(jiàn)的 RSA 算法连锯，還包括 ECC、DH 等算法用狱，算法特點(diǎn)是运怖，密鑰成對(duì)出現(xiàn)，一般稱為公鑰(公開(kāi))和私鑰(保密)夏伊，公鑰加密的信息只能私鑰解開(kāi)驳规，私鑰加密的信息只能公鑰解開(kāi)。因此掌握公鑰的不同客戶端之間不能互相解密信息署海，只能和掌握私鑰的服務(wù)器進(jìn)行加密通信吗购，服務(wù)器可以實(shí)現(xiàn)1對(duì)多的通信，客戶端也可以用來(lái)驗(yàn)證掌握私鑰的服務(wù)器身份砸狞。
在信息傳輸過(guò)程中捻勉，散列函數(shù)不能單獨(dú)實(shí)現(xiàn)信息防篡改，因?yàn)槊魑膫鬏數渡虚g人可以修改信息之后重新計(jì)算信息摘要踱启，因此需要對(duì)傳輸?shù)男畔⒁约靶畔⒄M(jìn)行加密；對(duì)稱加密的優(yōu)勢(shì)是信息傳輸1對(duì)1研底，需要共享相同的密碼埠偿，密碼的安全是保證信息安全的基礎(chǔ)，服務(wù)器和 N 個(gè)客戶端通信榜晦，需要維持 N 個(gè)密碼記錄冠蒋，且缺少修改密碼的機(jī)制；非對(duì)稱加密的特點(diǎn)是信息傳輸1對(duì)多乾胶，服務(wù)器只需要維持一個(gè)私鑰就能夠和多個(gè)客戶端進(jìn)行加密通信抖剿，但服務(wù)器發(fā)出的信息能夠被所有的客戶端解密朽寞，且該算法的計(jì)算復(fù)雜，加密速度慢斩郎。
TLS 的基本工作方式是脑融，客戶端使用非對(duì)稱加密與服務(wù)器進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)身份驗(yàn)證并協(xié)商對(duì)稱加密使用的密鑰缩宜，然后對(duì)稱加密算法采用協(xié)商密鑰對(duì)信息以及信息摘要進(jìn)行加密通信肘迎，不同的節(jié)點(diǎn)之間采用的對(duì)稱密鑰不同，從而可以保證信息只能通信雙方獲取锻煌。
基于 RSA 握手和密鑰交換的客戶端驗(yàn)證服務(wù)器為示例詳解握手過(guò)程膜宋。
#######1.client_hello
客戶端發(fā)起請(qǐng)求，以明文傳輸請(qǐng)求信息炼幔，包含版本信息秋茫，加密套件候選列表，壓縮算法候選列表乃秀，隨機(jī)數(shù)肛著，擴(kuò)展字段等信息，相關(guān)信息如下：
支持的最高TSL協(xié)議版本version跺讯，從低到高依次 SSLv2 SSLv3 TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2枢贿，當(dāng)前基本不再使用低于 TLSv1 的版本；
客戶端支持的加密套件 cipher suites 列表刀脏， 每個(gè)加密套件對(duì)應(yīng)前面 TLS 原理中的四個(gè)功能的組合：認(rèn)證算法 Au (身份驗(yàn)證)局荚、密鑰交換算法 KeyExchange(密鑰協(xié)商)、對(duì)稱加密算法 Enc (信息加密)和信息摘要 Mac(完整性校驗(yàn));
支持的壓縮算法 compression methods 列表愈污，用于后續(xù)的信息壓縮傳輸耀态；
隨機(jī)數(shù) random_C，用于后續(xù)的密鑰的生成暂雹；
擴(kuò)展字段 extensions首装，支持協(xié)議與算法的相關(guān)參數(shù)以及其它輔助信息等，常見(jiàn)的 SNI 就屬于擴(kuò)展字段杭跪，后續(xù)單獨(dú)討論該字段作用仙逻。
#######2.server_hello+server_certificate+sever_hello_done
(a) server_hello, 服務(wù)端返回協(xié)商的信息結(jié)果，包括選擇使用的協(xié)議版本 version涧尿，選擇的加密套件 cipher suite系奉，選擇的壓縮算法 compression method、隨機(jī)數(shù) random_S 等姑廉，其中隨機(jī)數(shù)用于后續(xù)的密鑰協(xié)商;
(b)server_certificates, 服務(wù)器端配置對(duì)應(yīng)的證書鏈缺亮，用于身份驗(yàn)證與密鑰交換；
(c) server_hello_done庄蹋，通知客戶端 server_hello 信息發(fā)送結(jié)束瞬内；
#######3.證書校驗(yàn)
客戶端驗(yàn)證證書的合法性迷雪，如果驗(yàn)證通過(guò)才會(huì)進(jìn)行后續(xù)通信限书，否則根據(jù)錯(cuò)誤情況不同做出提示和操作虫蝶，合法性驗(yàn)證包括如下：
證書鏈的可信性 trusted certificate path，方法如前文所述倦西；
證書是否吊銷 revocation能真，有兩類方式離線 CRL 與在線 OCSP，不同的客戶端行為會(huì)不同扰柠；
有效期 expiry date粉铐，證書是否在有效時(shí)間范圍；
域名 domain卤档，核查證書域名是否與當(dāng)前的訪問(wèn)域名匹配蝙泼，匹配規(guī)則后續(xù)分析；
#######4.client_key_exchange+change_cipher_spec+encrypted_handshake_message
(a) client_key_exchange劝枣，合法性驗(yàn)證通過(guò)之后汤踏，客戶端計(jì)算產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)字 Pre-master，并用證書公鑰加密舔腾，發(fā)送給服務(wù)器溪胶；
(b) 此時(shí)客戶端已經(jīng)獲取全部的計(jì)算協(xié)商密鑰需要的信息：兩個(gè)明文隨機(jī)數(shù) random_C 和 random_S 與自己計(jì)算產(chǎn)生的 Pre-master，計(jì)算得到協(xié)商密鑰;
enc_key=Fuc(random_C, random_S, Pre-Master)
(c) change_cipher_spec稳诚，客戶端通知服務(wù)器后續(xù)的通信都采用協(xié)商的通信密鑰和加密算法進(jìn)行加密通信;
(d) encrypted_handshake_message哗脖，結(jié)合之前所有通信參數(shù)的 hash 值與其它相關(guān)信息生成一段數(shù)據(jù)，采用協(xié)商密鑰 session secret 與算法進(jìn)行加密扳还，然后發(fā)送給服務(wù)器用于數(shù)據(jù)與握手驗(yàn)證;
#######6.握手結(jié)束
客戶端計(jì)算所有接收信息的 hash 值才避，并采用協(xié)商密鑰解密 encrypted_handshake_message，驗(yàn)證服務(wù)器發(fā)送的數(shù)據(jù)和密鑰氨距，驗(yàn)證通過(guò)則握手完成工扎；
#######7.加密通信
開(kāi)始使用協(xié)商密鑰與算法進(jìn)行加密通信。
HTTPS性能
HTTPS 原理與優(yōu)勢(shì)：身份驗(yàn)證衔蹲、信息加密與完整性校驗(yàn)等肢娘，且未對(duì) TCP 和 HTTP 協(xié)議做任何修改。但通過(guò)增加新協(xié)議以實(shí)現(xiàn)更安全的通信必然需要付出代價(jià)舆驶，HTTPS 協(xié)議的性能損耗主要體現(xiàn)如下：
1.增加延時(shí)
分析前面的握手過(guò)程橱健，一次完整的握手至少需要兩端依次來(lái)回兩次通信，至少增加延時(shí)2* RTT沙廉，利用會(huì)話緩存從而復(fù)用連接拘荡，延時(shí)也至少1* RTT*。
2.消耗較多的 CPU 資源
除數(shù)據(jù)傳輸之外撬陵，HTTPS 通信主要包括對(duì)對(duì)稱加解密珊皿、非對(duì)稱加解密(服務(wù)器主要采用私鑰解密數(shù)據(jù))网缝；
