从 HTTP 到 HTTPS - 什么是 HTTPS

HTTPS是互联网 web 大势所趋。各大网站都已陆续部署了 HTTPS,Said 近期也迁移到了 HTTPS。这篇文章我们来探讨什么是HTTPS以及为什么要部署HTTPS。

这篇文章收录在《Said - 从 HTTP 到 HTTPS 》系列:

HTTP

当你在浏览器输入一个网址 (例如 http://tasaid.com)的时候,浏览器发起一个 HTTP 请求,带着请求信息 (参见 HTTP Headers),连接到服务器,把请求信息递给服务器,服务器收到信息之后,解析相关的信息,然后进行处理,再返回浏览器请求的数据。

简单来说是这么一个流程:

  1. 小明浏览器爸爸 说我想要去中关村某个店家拿一些东西 (发起请求)
  2. 浏览器爸爸 就把 小明 要的东西记在一张清单上 (生成HTTP协议)
  3. 然后 浏览器爸爸 派出一个 线程小弟,噌噌噌跑到中关村的店里,把清单递给 店家,说小明要这些东西 (进行传输)
  4. 店家线程小弟 稍等,然后去屋子里面拿小明的这些东西 (服务器收到请求)
  5. 店家 把东西拿出来后,并且也打印了一份清单,让 线程小弟 带着清单和东西一起拿回去 (服务器处理请求完毕)
  6. 然后 线程小弟 回到 浏览器爸爸 那边,把服务器给的清单和物品交给浏览器爸爸,浏览器爸爸根据清单核对物品 (浏览器处理响应)
  7. 然后把物品打包交给了 小明 (浏览器渲染并呈现界面)

看图说话:

http

这其中有个问题,浏览器爸爸和服务器都没有验证清单信息的有效性和对方的身份。万一有人在中间把线程小哥拦下来,暴揍一顿,然后把物品清单给换了怎么办?或者有人把线程小哥在半路上暴揍一顿,拿了清单换了另外一个小哥怎么办?

这是个很严肃的问题:假如服务器要把一些东西锁在柜子里,需要小明给密码才可以打开柜子。然后小明把密码写在清单上让浏览器爸爸交给服务器。这时候,如果这张清单被人拦截下来,不就得到了小明的密码?

简单来说,传输的信息中包含用户密码,被拦截了怎么办?

HTTPS

正因为HTTP请求有这些安全性的问题,所以HTTPS诞生了,致力于解决了这些安全性问题,我们进行一下对比:

安全性 HTTP HTTPS
窃听风险 传递的信息是明文的,可能会被有心人拦截下来窃听 信息加密传播
篡改风险 传递的信息可能会被篡改 信息校验,一旦被篡改立刻就会被发现
伪装风险 没有验证通信另外一头对方的身份,可能遭遇伪装 身份校验

那么HTTPS是如何做到更安全的呢?

简单来说,HTTPS 即是在 HTTP 下加入了一层 SSL 加密,所以被称为HTTPS。具体的加密过程则是 公匙加密法

  • 客户端向服务器索要公匙,然后使用公匙加密信息
  • 服务器收到加密后的信息,用自己的私匙解密

公匙密码和算法都是公开的,而私匙则是保密的。加密使用的公匙和解码使用的密匙都是不相同的,因此这是一个 非对称加密 算法。

数字证书

提及 HTTPS ,就会听到大家说需要证书才能部署,那么什么是证书呢?

因为互联网不安全,公匙也是信息的一部分,也是会有被篡改的风险的。所以引入了互联网权威机构 - CA 机构,又称为证书授权 (Certificate Authority) 机构,浏览器会内置这些"受信任的根证书颁发机构" (即 CA)。

服务端向权威的身份鉴定 CA 机构申请数字证书,CA 机构验证了网站之后,会把网站录入到内部列表,采用 Hash 把服务端的一些相关信息生成摘要,然后 CA 机构用自己的私匙,把服务端的公匙和相关信息一起加密,然后给申请证书的服务端颁发数字证书,用于其他客户端 (比如浏览器) 认证这个网站的公匙。

客户端通过服务端下发的证书,找到对应的 CA,然后向 CA 验证这个证书是否有效,CA 验证通过之后,下发服务端的公匙。

因为 CA 是权威并且可信的,所以客户端 (浏览器) 信任 CA,而 CA 又信任经过认证的服务端 ,所以客户端 (浏览器) 也信任这个服务端,这就是信任链 (Chain Of Trust)

而 CA 颁发的数字证书,一般包含这些信息:

CA info

简单来说:为了保证公匙是安全的,所以通过数字证书验证公匙。

加密通信

一条完整的HTTPS请求应该是这样的:

  1. 客户端 (浏览器) 发起 HTTP 请求,请求连接服务端,发送支持的加密通信协议 (和版本),并且生成一个随机数,后续用于生成"对话密钥"。
  2. 服务端确认加密通信协议 (和版本),同时也生成一个随机数,后续用于生成"对话密匙",并且将 CA 颁发的数字证书,一起发送给客户端。
  3. 客户端收到数字证书后,检测内置的"受信任的根证书颁发机构",查看解开数字证书的公匙是否在。
  4. 如果解开数字证书的公匙存在,则使用它解开数字证书,得到正确的服务器公匙,同时再次生成一个随机数,用于服务器公匙加密,并发送给服务器。
  5. 此时本地和服务器同时将三个随机数,根据约定的加密方法进行加密,各自生成本次会话的所使用的同一把 "会话密匙" 。
  6. 到这里,认证阶段已经完毕,数据传输从 非对称加密 换成了 对称加密 (因为考虑到性能),接下来所有的数据传输都是使用HTTP协议进行传输,只不过使用了 "会话密匙" 来加密内容。

见下图:

https

参考和引用

作者:linkFly
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