网络中的数据（传输篇）浅谈HTTP和HTTPS及socket

系统管理员 2021-01-26 04:34 705阅读 0赞

**【Socket】**

socket第一次接触的时候是叫套接字，当时听的我一脸懵逼，后来接触的多了，我觉得插座这两个字更适合去形容socket，为什么呢？其实socket是对TCP/IP（也可以选择UDP）协议的封装，我们面向socket编程，就无需去建立三次握手，也无需去管数据传递时，确认机制、重传机制、拥塞控制，这些细节都已被实现在底层。socket一般是成对出现的，一个clientSocket一个serverSocket，这就是为什么我叫它插座，一端插在客户端，一端插在服务端，就可以进行数据传输了，真的很形象。

我们可以通过两张图来了解一下

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzMzNTQzNjM0_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

图1  Socket对TCP/IP的抽象

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzMzNTQzNjM0_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

图2 socket服务端和客户端的交互流程

首先客户端会配置自己的ip和端口号（自动获取）和请求服务端的ip和端口。同样服务端需要绑定自己要监听的端口号

然后，客户端会和服务端建立连接（三次握手），需要注意的是，服务端在监听到来自客户端的信息后，会new一个新的socket去接收客户端的socket，然后服务端发送给客户端的消息时候，通过socket里面的地址和端口号发送请求。

具体步骤

*  服务器监听：服务器端socket并不定位具体的客户端socket，而是处于等待连接的状态，实时监控网络状态，等待客户端的连接请求。
 *  客户端请求：指客户端的socket提出连接请求，要连接的目标是服务器端的socket。为此，客户端的socket必须首先描述它要连接的服务器的socket，指出服务器端socket的地址和端口号，然后就向服务器端socket提出连接请求。
 *  连接确认：当服务器端socket监听到或者说接收到客户端socket的连接请求时，就响应客户端socket的请求，建立一个新的线程，把服务器端socket的描述发给客户端，一旦客户端确认了此描述，双方就正式建立连接。而服务器端socket继续处于监听状态，继续接收其他客户端socket的连接请求。

**【HTTP】**

HTTP是一个属于应用层的面向对象的协议，由于其简捷、快速的方式，适用于分布式超媒体信息系统。目前在WWW中使用的是HTTP/1.0的第六版，HTTP/1.1的规范化工作正在进行之中。

http（超文本传输协议）是一个基于请求与响应模式的、无状态的、应用层的协议，常基于TCP的连接方式，HTTP1.1版本中给出一种持续连接的机制，绝大多数的Web开发，都是构建在HTTP协议之上的Web应用。

HTTP协议的主要特点可概括如下：

*  支持客户/服务器模式。
 *  简单快速：客户向服务器请求服务时，只需传送请求方法和路径。请求方法常用的有GET、HEAD、POST。每种方法规定了客户与服务器联系的类型不同。由于HTTP协议简单，使得HTTP服务器的程序规模小，因而通信速度很快。
 *  灵活：HTTP允许传输任意类型的数据对象。正在传输的类型由Content-Type加以标记。
 *  无连接：无连接的含义是限制每次连接只处理一个请求。服务器处理完客户的请求，并收到客户的应答后，即断开连接。采用这种方式可以节省传输时间。
 *  无状态：HTTP协议是无状态协议。无状态是指协议对于事务处理没有记忆能力。缺少状态意味着如果后续处理需要前面的信息，则它必须重传，这样可能导致每次连接传送的数据量增大。另一方面，在服务器不需要先前信息时它的应答就较快。

**【HTTPS】**

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：

*  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。
 *   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。
 *  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：

*  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。
 *  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，

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzMzNTQzNjM0_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/1611635642657.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzMzNTQzNjM0_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/1611635631063.png