浅析https协议

背景

HTTP为明文传输，起初设计HTTP协议的目的很单纯，就是为了传输超文本文件，那时候也没有太强的加密传输数据需求，因此HTTP一直保持着明文传输数据的特征。正是由于这一特性，传输过程当中的每一个环节，数据都有可能被篡改或窃取。

引入安全层

所以咱们须要引入一个加密方案。 从HTTP协议栈层面来看，能够在TCP和HTTP以前插入一个安全层，全部通过安全层的数据都会加密或者解密。

一般HTTP直接和TCP通讯，HTTPS则先和安全层通讯，而后安全层再和TCP层通讯。能够归纳为两个职责：

• 对发起HTTP请求的数据进行加密操做
• 对接收到HTTP的内容进行解密操做

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初版：使用对称加密

对称加密即指加密和解密用的是相同的密钥 在HTTPS发送该数据以前，浏览器和服务器之间须要协商加密方式和密钥，过程以下

• 浏览器发送它所支持的加密套件列表（加密的方法）和一个随机数client-random
• 服务器从加密套件列表中选取一个加密套件，而后还会生成一个随机数service-random，并将service-random和加密套件列表返回给浏览器
• 浏览器和服务端分别返回确认消息
• 浏览器和服务端利用相同的方法把client-random和service-random混合起来生成一个密钥master secret，而后开始进行数据的加密传输

缺点： client-random和seervice-random传输过程是明文的，黑客也能够拿到协商的加密套件和双方的随机数，黑客也能够合成密钥

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第二版：使用非对称加密

非对称加密算法有A、B两把密钥，若是你用A密钥来加密，那么只能使用B密钥来解密。 服务器会本身保留私钥，而后将公钥以明文的方法发给浏览器

• 首先浏览器仍是将加密套件列表发给服务器
• 服务器会选择一个加密套件，而后将加密套件和公钥一块儿发送给浏览器
• 而后就是浏览器和服务器返回确认消息
• 这样浏览器在发送数据时就可使用该公钥来加密数据，而后服务器使用私钥来解密数据

缺点：

• 非对称加密效率过低，影响页面打开速度
• 没法保证服务器发送给浏览器的数据安全，服务端采用私钥加密，只能用公钥解密，黑客也是能够获取到公钥的，从而能够解开数据

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第三版 对称加密和非对称加密搭配使用

基于以上两点缺点，能够选择一个更加完美的方案，在传输数据阶段依然使用对称加密，可是对称加密的密钥咱们采用非对称加密来传输

• 浏览器向服务器发送对称加密套件列表、非对称加密套件列表和随机数client-random
• 服务器保存随机数client-random,选择对称加密和非对称加密的套件，而后生成随机数service-random，向浏览器发送选择的加密套件、serice-random和公钥
• 浏览器保存公钥，利用client-random和service-random计算出来pre-master,而后利用公钥对pre-master加密，并向服务器发送加密后的数据
• 服务器拿出本身的私钥，解密出pre-master数据，并返回确认消息
• 经过这三组随机数生成对称密钥，使用对称加密的方式来传输数据

pre-master是通过公钥加密以后传输的，因此黑客没法获取到pre-master，这样黑客就没法生成密钥，也就保证了黑客没法解密传输过程当中的数据了

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第四版 添加数字证书

以上方式仍然存在问题，例如访问百度时，黑客有可能经过dns劫持将ip地址替换成黑客的ip地址，这样访问的就是黑客的服务器，黑客能够在本身的服务器上实现公钥和私钥。 那么怎么证实访问的服务器是百度的，就须要使用权威机构（Certiificate Atuthority）颁发的数字证书(Diital Certificate)。

对于浏览器来讲，数字证书有两个做用：

1）向浏览器证实服务器身份

2）数字证书中包含了服务器的公钥

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数字证书的申请和验证

申请数字证书

• 服务器准备一套私钥和公钥，私钥留着本身使用
• 向CA机构提交公钥、公司、站点等信息并等待认证
• CA经过线上、线下多种渠道来验证网站所提供信息的真实性
• 审核经过，会颁发认证的数字证书，包含网站的公钥、组织信息、CA信息、有效时间、证书序列号，同时包含一个CA生成的数字签名

签名：CA使用Hash函数计算网站提交的明文信息，并得出信息摘要，而后再使用他的私钥对信息摘要进行加密，加密后的秘闻就是数字签名

浏览器如何验证数字证书

• 读取证书中的明文信息，采用CA签名时相同的hash函数计算并获得信息摘要A，再利用对应CA的公钥解密签名数据，获得信息摘要B; 对比二者若是一致，则说明证书合法
• 这时候验证了CA是谁，可是浏览器不知道该不应信任，就会继续查找给这个CA颁发证书的CA, 再以一样的方式验证它上级CA的可靠性。一般操做系统会内置信任的顶级CA的证书信息，若是这个CA链中没有找到浏览器内置的顶级CA,证书也会被断定非法

参考

极客时间《浏览器原理与实践》