理解 HTTPS 協議

最近我們看到很多站點使用 HTTPS 協議提供網頁服務。通常情況下我們都是在一些包含機密信息的站點像銀行看到 HTTPS 協議。

如果你訪問 google，查看一下地址欄，你會看到如下信息

我們可以看到“https" 是綠色高亮顯示，并且前面有一個鎖標，表明網頁請求是通過 https 協議。

HTTPS 是 HTTP 協議的一個版本，在瀏覽器和服務器之間提供安全的數據傳輸。 

瀏覽器和服務器是通過 http 協議進行通信，在使用 HTTP 協議時，客戶端向服務端提交表單數據時使用的是非加密方式。

所以當瀏覽器和服務器通信的物理網絡被侵入時，入侵者會得到網頁瀏覽器和服務器之間傳輸的信息。

HTTP 的應用場景是我們不需要使用高安全級別的方法加密數據。但銀行這樣的應用會發送像信用卡詳細信息類的敏感數據，這會產生安全威脅。如果入侵者監視通信信道，他可以輕易獲取到底層用戶的敏感數據。

HTTPS 保證安全可靠通信

為了避免這樣的安全威脅，HTTPS 應運而生。HTTPS 是一個確保數據在 web 瀏覽器與 web 服務器之間傳輸安全的協議。

HTTPS 是由 HTTP 協議+SSL 協議構成。SSL 協議通過對信息進行加密，為網絡通信提供安全保障。它運用了非對稱密鑰機制，這種機制是將公鑰自由對外分發，而私鑰只有信息接收者才有。

HTTPS 對比標準的HTTP協議的兩大優勢：

• 它確保了用戶訪問的是正確的網站，這個網站是他原本打算訪問的而不是一些假冒網站。

• 它確保了web瀏覽器與web服務器之間通信的內容是加密的，因此入侵者不能得到原始的通信內容。

所以在 HTTPS 中，SSL 起到了確保了數據在客戶端和 web 服務端傳輸安全。

HTTPS 工作流程

為了弄清 HTPPS 協議是怎么工作的，我們首先應該明白加密、解密處理過程是怎么工作的。

加密就是把文本內容轉換成其他某種格式，這樣他人就無法解析原始內容。

解密就是將之前我們轉換的密文再轉換回原始內容。

加密和解密過程也可以用密鑰去加密和解密信息。因此，如果信息是用某個密鑰加密的，那么使用同一個密鑰就能解密。這種方式稱為對稱密鑰機制，因為使用的是同一個密鑰進行加密和解密。

假如我們用一個密鑰加密字符串，另一個密鑰來解密字符串，我們就把這個密鑰稱為非對稱密鑰。我們把用來加密字符串的密鑰稱為公鑰，而用來解密字符串的密鑰稱為私鑰。

那么現在我們明白了 HTTPS 是用來安全傳輸 web 服務端與 web 瀏覽器之間的信息。這就是一個非常好的處理在傳輸信息的時候使用 HTTPS 協議。

當瀏覽器用 HTTPS 協議請求一個頁面時，下面的過程也會發生：

1.瀏覽器向 server 發出 https 請求，server 監聽 443 端口，這個端口是 web server 用來監聽使用了 HTTPS 協議的請求。

2.一旦 web 瀏覽器與 web 服務器之間成功建立連接，SSL 握手流程就開始了。

在握手流程中，瀏覽器和服務器會針對數據的加密算法進行協商并答成一致。過程如下：

• 1. 瀏覽器向服務器發送一些自身的信息(例如其支持的SSL版本)；

• 2. 服務器響應類似信息，例如通信過程中將要使用的SSL版本；

• 3. 服務器會向瀏覽器發送證書，證書中包含了加密數據的公鑰，發布者信息，有效期以及服務端唯一標識；

• 4. 瀏覽器核實該證書，并發送信息通知服務器證書已驗證完成；

• 5. 瀏覽器向服務器發送“Change cipher spec”指令：瀏覽器將對數據進行加密；

• 6. 服務器向瀏覽器發送“Change cipher spec”指令，服務端將要對待發送的數據進行加密。

當我們單擊chrome中小鎖標志，我們就可以看到服務端發送過來的數字證書。

3. 瀏覽器產生對稱的密鑰并通過服務器公鑰將其加密，隨后將加密后的密鑰發送到服務器。這個對稱的密鑰用于在整個會話中進行加密和解密。

我們知道數字證書是用來提供公鑰的。有兩個關鍵的術語用來理解數字證書。

X.509 是一個定義數字證書格式的標準，它規定了證書中需要包含哪些信息，例如下面：

• 版本 指定 X.509 的版本

• 序列號 唯一的一串數字用以區分證書

• 證書發布者名稱 CA

• 公鑰

CA（Certification authority）表示發布該證書的機構。只有從發布者那里才能獲得證書。證書中通常會有發布者的簽名用以保證有效性。