HTTPS加密原理

http(超文本传输协议)

一种属于应用层的协议

缺点：

通信使用明文（不加密），内容可能会被窃听
不验证通信方的身份，因此有可能遭遇伪装
无法证明报文的完整性，所以有可能已遭篡改

优点：

传输速度快

https

HTTPS 并非是应用层的一种新协议。只是 HTTP 通信接口部分用 SSL （安全套接字层）和TLS （安全传输层协议）代替而已。即添加了加密及认证机制的 HTTP 称为 HTTPS （ HTTP Secure ）。

HTTP + 加密 + 认证 + 完整性保护 = HTTPS

使用两把密钥的公开密钥加密

公开密钥加密使用一对非对称的密钥。一把叫做私钥，另一把叫做公钥。私钥不能让其他任何人知道，而公钥则可以随意发布，任何人都可以获得。使用公钥加密方式，发送密文的一方使用对方的公钥进行加密处理，对方收到被加密的信息后，再使用自己的私钥进行解密。利用这种方式，不需要发送用来解密的私钥，也不必担心密钥被攻击者窃听而盗走。

过程

①服务器把自己的公钥登录至数字证书认证机构。

②数字证书机构把自己的私有密钥向服务器的公开密码部署数字签名并颁发公钥证书。

③客户端拿到服务器的公钥证书后，使用数字证书认证机构的公开密钥，向数字证书认证机构验证公钥证书上的数字签名。以确认服务器公钥的真实性。

④使用服务器的公开密钥对报文加密后发送。

⑤服务器用私有密钥对报文解密。

HTTPS通信的步骤

①客户端发送报文进行SSL通信。报文中包含客户端支持的SSL的指定版本、加密组件列表（加密算法及密钥长度等）。

②服务器应答，并在应答报文中包含SSL版本以及加密组件。服务器的加密组件内容是从接受到的客户端加密组件内筛选出来的。

③服务器发送报文，报文中包含公开密钥证书。

④服务器发送报文通知客户端，最初阶段SSL握手协商部分结束。

⑤SSL第一次握手结束之后，客户端发送一个报文作为回应。报文中包含通信加密中使用的一种被称Pre-master secret的随机密码串。该密码串已经使用服务器的公钥加密。

⑥客户端发送报文，并提示服务器，此后的报文通信会采用Pre-master secret密钥加密。

⑦客户端发送Finished报文。该报文包含连接至今全部报文的整体校验值。这次握手协商是否能够完成成功，要以服务器是否能够正确解密该报文作为判定标准。

⑧服务器同样发送Change Cipher Spec报文。

⑨服务器同样发送Finished报文。

⑩服务器和客户端的Finished报文交换完毕之后，SSL连接就算建立完成。

⑪应用层协议通信，即发送HTTP响应。

⑫最后由客户端断开链接。断开链接时，发送close_nofify报文。

一、什么是HTTPS

在说HTTPS之前先说说什么是HTTP，HTTP就是我们平时浏览网页时候使用的一种协议。HTTP协议传输的数据都是未加密的，也就是明文的，因此使用HTTP协议传输隐私信息非常不安全。为了保证这些隐私数据能加密传输，于是网景公司设计了SSL（Secure Sockets Layer）协议用于对HTTP协议传输的数据进行加密，从而就诞生了HTTPS。SSL目前的版本是3.0，被IETF（Internet Engineering Task Force）定义在RFC 6101中，之后IETF对SSL 3.0进行了升级，于是出现了TLS（Transport Layer Security） 1.0，定义在RFC 2246。实际上我们现在的HTTPS都是用的TLS协议，但是由于SSL出现的时间比较早，并且依旧被现在浏览器所支持，因此SSL依然是HTTPS的代名词，但无论是TLS还是SSL都是上个世纪的事情，SSL最后一个版本是3.0，今后TLS将会继承SSL优良血统继续为我们进行加密服务。目前TLS的版本是1.2，定义在RFC 5246中，暂时还没有被广泛的使用。

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二、HTTPS到底安全吗？

这个答案是肯定的，很安全。谷歌公司已经行动起来要大力推广HTTPS的使用，在未来几周，谷歌将对全球所有本地域名都启用HTTPS，用户只要在搜索前用Google帐号登录，之后所有的搜索操作都将使用TLS协议加密，

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三、HTTPS的工作原理

HTTPS在传输数据之前需要客户端（浏览器）与服务端（网站）之间进行一次握手，在握手过程中将确立双方加密传输数据的密码信息。TLS/SSL协议不仅仅是一套加密传输的协议，更是一件经过艺术家精心设计的艺术品，TLS/SSL中使用了非对称加密，对称加密以及HASH算法。握手过程的简单描述如下：

1.浏览器将自己支持的一套加密规则发送给网站。

2.网站从中选出一组加密算法与HASH算法，并将自己的身份信息以证书的形式发回给浏览器。证书里面包含了网站地址，加密公钥，以及证书的颁发机构等信息。

3.获得网站证书之后浏览器要做以下工作：

a) 验证证书的合法性（颁发证书的机构是否合法，证书中包含的网站地址是否与正在访问的地址一致等），如果证书受信任，则浏览器栏里面会显示一个小锁头，否则会给出证书不受信的提示。

b) 如果证书受信任，或者是用户接受了不受信的证书，浏览器会生成一串随机数的密码，并用证书中提供的公钥加密。

c) 使用约定好的HASH计算握手消息，并使用生成的随机数对消息进行加密，最后将之前生成的所有信息发送给网站。

4.网站接收浏览器发来的数据之后要做以下的操作：

a) 使用自己的私钥将信息解密取出密码，使用密码解密浏览器发来的握手消息，并验证HASH是否与浏览器发来的一致。

b) 使用密码加密一段握手消息，发送给浏览器。

5.浏览器解密并计算握手消息的HASH，如果与服务端发来的HASH一致，此时握手过程结束，之后所有的通信数据将由之前浏览器生成的随机密码并利用对称加密算法进行加密。

这里浏览器与网站互相发送加密的握手消息并验证，目的是为了保证双方都获得了一致的密码，并且可以正常的加密解密数据，为后续真正数据的传输做一次测试。另外，HTTPS一般使用的加密与HASH算法如下：

非对称加密算法：RSA，DSA/DSS

对称加密算法：AES，RC4，3DES

HASH算法：MD5，SHA1，SHA256

其中非对称加密算法用于在握手过程中加密生成的密码，对称加密算法用于对真正传输的数据进行加密，而HASH算法用于验证数据的完整性。由于浏览器生成的密码是整个数据加密的关键，因此在传输的时候使用了非对称加密算法对其加密。非对称加密算法会生成公钥和私钥，公钥只能用于加密数据，因此可以随意传输，而网站的私钥用于对数据进行解密，所以网站都会非常小心的保管自己的私钥，防止泄漏。

TLS握手过程中如果有任何错误，都会使加密连接断开，从而阻止了隐私信息的传输。正是由于HTTPS非常的安全，攻击者无法从中找到下手的地方，于是更多的是采用了假证书的手法来欺骗客户端，从而获取明文的信息，但是这些手段都可以被识别出来，我将在后续的文章进行讲述。不过2010年还是有安全专家发现了TLS 1.0协议处理的一个漏洞：http://www.theregister.co.uk/2011/09/19/beast_exploits_paypal_ssl/。

实际上这种称为BEAST的攻击方式早在2002年就已经被安全专家发现，只是没有公开而已。目前微软和Google已经对此漏洞进行了修复。见：http://support.microsoft.com/kb/2643584/en-us https://src.chromium.org/viewvc/chrome?view=rev&revision=90643