HTTPS是如何保证安全的

布满荆棘的人生 2023-02-24 03:37 3阅读 0赞

## HTTP存在的问题 ##

1.  **窃听风险**：通信使用明文（不加密），内容可能会被窃听(第三方可能获知通信内容)
2.  **冒充风险**：不验证通信方的身份，因此有可能遭遇伪装
3.  **篡改风险**：无法证明报文的完整性，所以有可能已遭篡改

## HTTPS ##

![format_png][] HTTPS网站

可以看到 HTTPS的网站，在浏览器的地址栏内会出现一个带锁的标记。

HTTPS并非是应用层一个新的协议，通常 HTTP 直接和 TCP 通信，HTTPS则先和安全层（SSL/TLS）通信，然后安全层再和 TCP 层通信。

![format_png 1][] HTTPS

SSL/TLS协议就是为了解决上面提到的HTTP存在的问题而生的，下面我们来看一下它是怎么解决的:

1.  所有的信息都是加密传输的，第三方无法窃听
2.  配备身份验证，防止身份被冒充
3.  具有校验机制，一旦被篡改，通信双方会立刻发现

## 加密 ##

### 对称加密 ###

加密和解密同用一个秘钥的方式称为 共享秘钥加密，也被叫做对称秘钥加密。

![format_png 2][] 对称加密

*  浏览器发送给服务端 `client_random` 和一系列加密方法
 *  服务端发送给浏览器 `server_random`和加密方法

现有浏览器和服务器有了三个相同的凭证：`client_random`、`server_random`和加密方法 用加密方法把 `client_random`、`server_random` 两个随机数混合起来，生成秘钥，这个密钥就是浏览器和服务端通信的暗号。

存在的问题：第三方可以在中间获取到`client_random`、`server_random`和加密方法，由于这个加密方法同时可以解密，所以中间人可以成功对暗号进行解密，拿到数据，很容易就将这种加密方式破解了。

### 非对称加密 ###

![format_png 3][] 非对称加密

*  浏览器发送给服务端 一系列加密方法
 *  服务端发送给浏览器 加密方法以及公钥

之后浏览器通过公钥将数据加密传输给服务端，服务端收到数据使用私钥进行解密。服务端给浏览器发送数据，则使用私钥进行加密，浏览器收到服务端发送过来的数据，使用公钥进行解密。

存在的问题：

1.  **非对称加密效率太低**， 这会严重影响加解密的速度，进而影响到用户打开页面的速度。
2.  **无法保证服务器发送给浏览器的数据安全**， 服务器的数据只能用私钥进行加密(因为如果它用公钥那么浏览器也没法解密啦)，中间人一旦拿到公钥，那么就可以对服务端传来的数据进行解密了，就这样又被破解了。

### HTTPS使用对称加密和非对称加密结合 ###

传输数据阶段依然使用对称加密，但是对称加密的秘钥我们采用非对称加密传输。

![format_png 4][] HTTPS加密

*  浏览器向服务器发送client\_random和加密方法列表。
 *  服务器接收到，返回server\_random、加密方法以及公钥。
 *  浏览器接收，接着生成另一个随机数pre\_master, 并且用公钥加密，传给服务器。(重点操作！)
 *  服务器用私钥解密这个被加密后的pre\_master。

到此为止，服务器和浏览器就有了相同的  `client_random`、`server_random` 和 `pre_master`, 然后服务器和浏览器会使用这三组随机数生成对称秘钥。有了对称秘钥之后，双方就可以使用对称加密的方式来传输数据了。

## CA (数字证书) ##

使用对称和非对称混合的方式，实现了数据的加密传输。但是这种仍然存在一个问题，服务器可能是被黑客冒充的。这样，浏览器访问的就是黑客的服务器，黑客可以在自己的服务器上实现公钥和私钥，而对浏览器来说，它并不完全知道现在访问的是这个是黑客的站点。

服务器需要证明自己的身份，需要使用权威机构颁发的证书，这个权威机构就是 CA（Certificate Authority）， 颁发的证书就称为数字证书 (Digital Certificate)。

对于浏览器来说，数字证书有两个作用：

1.  通过数字证书向浏览器证明服务器的身份
2.  数字证书里面包含了服务器公钥

下面我们来看一下含有数字证书的HTTPS的请求流程

![format_png 5][] 含有数字证书的HTTPS的请求流程

相对于不含数字证书的HTTPS请求流程，主要以下两点改动

1.  服务器没有直接返回公钥给浏览器，而是返回了数字证书，而公钥正是包含数字证书中的；
2.  在浏览器端多了一个证书验证的操作，验证了证书之后，才继续后序流程。

## 参考 ##

*  如何用通俗易懂的话来解释非对称加密?\[1\]
 *  十分钟搞懂HTTP和HTTPS协议？\[2\]
 *  HTTPS 原理分析——带着疑问层层深入\[3\]
 *  图解HTTP\[4\]
 *  浏览器工作原理与实践\[5\]

### 参考资料 ###

\[1\]

如何用通俗易懂的话来解释非对称加密?: *https://www.zhihu.com/question/33645891*

\[2\]

十分钟搞懂HTTP和HTTPS协议？: *https://zhuanlan.zhihu.com/p/72616216*

\[3\]

HTTPS 原理分析——带着疑问层层深入: *https://www.cnblogs.com/leap/p/11953836.html*

\[4\]

图解HTTP: *https://book.douban.com/subject/25863515/*

\[5\]

浏览器工作原理与实践: *https://time.geekbang.org/column/article/156181*

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