最近看了图解HTTP一书，记录一下，面试常问的HTTPS。后续会不断修正。。。加油，小白。

在 HTTP 协议中有可能存在信息窃听或身份伪装等安全问题。使用
HTTPS 通信机制可以有效地防止这些问题。以下就先聊HTTP的缺点然后看HTTPS如何克服这些缺点。

1.HTTP 的缺点

通信使用明文（不加密），内容可能会被窃听
不验证通信方的身份，因此有可能遭遇伪装
无法证明报文的完整性，所以有可能已遭篡改

这些问题不仅在 HTTP 上出现，其他未加密的协议中也会存在这类问题。另外，用 Java 和 PHP 等编程语言开发的
Web 应用也可能存在安全漏洞。

由于 HTTP 本身不具备加密的功能，所以也无法做到对通信整体（使用 HTTP 协议通信的请求和响应的内容）进行加密。即，HTTP 报文使用明文（指未经过加密的报文）方式发送。未进行安全保护的通信，在整个通信过程中都有可能被监听或者攻击。就如下图一样。

窃听相同段上的通信并非难事。只需要收集在互联网上流动的数据包（帧）就行了。对于收集来的数据包的解析工作，可交给那
些抓包（Packet Capture）或嗅探器（Sniffer）工具。由于HTTP存在三个致命缺陷从而出现了HTTPS。

2.HTTPS详解

HTTP+ 加密 + 认证 + 完整性保护=HTTPS

也即：HTTP 加上加密处理和认证以及完整性保护后即是HTTPS

如果在 HTTP 协议通信过程中使用未经加密的明文，比如在 Web 页面中输入信用卡号，如果这条通信线路遭到窃听，那么信用卡号就暴露了。

另外，对于 HTTP 来说，服务器也好，客户端也好，都是没有办法确认通信方的。因为很有可能并不是和原本预想的通信方在实际通信。并且还需要考虑到接收到的报文在通信途中已经遭到篡改这一可能
性。
统一解决上述这些问题，需要在 HTTP 上再加入加密处理和认证等机制。我们把添加了加密及认证机制的 HTTP 称为 HTTPS（HTTP Secure）。

经常会在 Web 的登录页面和购物结算界面等使用 HTTPS 通信。使用HTTPS 通信时，不再用 http://，而是改用 https://。另外，当浏览器访问 HTTPS 通信有效的 Web 网站时，浏览器的地址栏内会出现一个带锁的标记。对 HTTPS 的显示方式会因浏览器的不同而有所改变。

3.HTTPS 是身披 SSL 外壳的 HTTP

HTTPS 并非是应用层的一种新协议。只是 HTTP 通信接口部分用SSL（Secure Socket Layer）和 TLS（Transport Layer Security）协议代替而已。
通常，HTTP 直接和 TCP 通信。当使用 SSL 时，则演变成先和 SSL 通信，再由 SSL 和 TCP 通信了。简言之，所谓 HTTPS，其实就是身披SSL 协议这层外壳的 HTTP。

在采用 SSL 后，HTTP 就拥有了 HTTPS 的加密、证书和完整性保护这些功能。

SSL 是独立于 HTTP 的协议，所以不光是 HTTP 协议，其他运行在应用层的 SMTP 和 Telnet 等协议均可配合 SSL 协议使用。可以说 SSL 是当今世界上应用最为广泛的网络安全技术。

在继续往下聊时，先了解一下，对称加密和非对称加密。

4.对称加密

所谓的对称加密就是通信双方进行加密和解密时使用同一秘钥，也叫共享密钥加密。

以对称加密方式加密时必须将密钥也发给对方。可究竟怎样才能安全地转交？在互联网上转发密钥时，如果通信被监听那么密钥
就可会落入攻击者之手（如上图），同时也就失去了加密的意义。另外还得设法安全地保管接收到的密钥。从而需要安全一点的加密方式，比如非对称加密。

5.非对称加密（公开秘钥加密）

非对称加密加密使用一对非对称的密钥。一把叫做私有密钥（private key），另一把叫做公开密钥（public key）。顾名思
义，私有密钥不能让其他任何人知道，而公开密钥则可以随意发布，任何人都可以获得。

使用公开密钥加密方式，发送密文的一方使用对方的公开密钥进行加密处理，对方收到被加密的信息后，再使用自己的私有密钥进行解密。利用这种方式，不需要发送用来解密的私有密钥，也不必担心密钥被攻击者窃听而盗走。另外，要想根据密文和公开密钥，恢复到信息原文是异常困难的，因为解密过程就是在对离散对数进行求值，这并非轻而易举就能办到。退一步讲，如果能对一个非常大的整数做到快速地因式分解，那么密码破解还是存在希望的。但就目前的技术来看是不太现实的。

两种加密方式相比，非对称加密更安全，但性能消耗较大（也就造成通信速率下降），而对称加密效率较高。所以HTTPS采用了两者结合的方式。

6.HTTPS 采用混合加密机制

HTTPS 采用对称加密和非对称加密两者并用的混合加密机制。若密钥能够实现安全交换，那么有可能会考虑仅使用非对称加密来通信。但是非对称加密与对称加密相比，其处理速度要慢。所以应充分利用两者各自的优势，将多种方法组合起来用于通信。在交换密钥环节使用非对称加密方式，之后的建立通信交换报文阶段则使用对称加密方式。

注意图中：公开秘钥加密也就是非对称加密，共享秘钥加密也就是对称加密

7.证明非对称加密秘钥正确性的证书

遗憾的是，公开密钥加密方式还是存在一些问题的。那就是无法证明公开密钥本身就是货真价实的公开密钥。比如，正准备和某台服务器建立公开密钥加密方式下的通信时，如何证明收到的公开密钥就是原本预想的那台服务器发行的公开密钥。或许在公开密钥传输途中，真正的公开密钥已经被攻击者替换掉了。

为了解决上述问题，可以使用由数字证书认证机构（CA，CertificateAuthority）和其相关机关颁发的公开密钥证书。
数字证书认证机构处于客户端与服务器双方都可信赖的第三方机构的立场上。威瑞信（VeriSign）就是其中一家非常有名的数字证书认证机构。我们来介绍一下数字证书认证机构的业务流程。首先，服务器的运营人员向数字证书认证机构提出公开密钥的申请。数字证书认证机构在判明提出申请者的身份之后，会对已申请的公开密钥做数字签名，然后分配这个已签名的公开密钥，并将该公开密钥放入公钥证书后绑定在一起。

服务器会将这份由数字证书认证机构颁发的公钥证书发送给客户端，以进行公开密钥加密方式通信。公钥证书也可叫做数字证书或直接称为证书。

接到证书的客户端可使用数字证书认证机构的公开密钥，对那张证书上的数字签名进行验证，一旦验证通过，客户端便可明确两件事：一，认证服务器的公开密钥的是真实有效的数字证书认证机构。二，服务器的公开密钥是值得信赖的。

此处认证机关的公开密钥必须安全地转交给客户端。使用通信方式时，如何安全转交是一件很困难的事，因此，多数浏览器开发商发布版本时，会事先在内部植入常用认证机关的公开密钥。

8.HTTPS 的安全通信机制

为了更好地理解 HTTPS，我们来观察一下 HTTPS 的通信步骤。

步骤 1：客户端通过发送 Client Hello 报文开始 SSL 通信。报文中包含客户端支持的 SSL 的指定版本、加密组件（Cipher Suite）列表（所使用的加密算法及密钥长度等）。

步骤 2：服务器可进行 SSL 通信时，会以 Server Hello 报文作为应答。和客户端一样，在报文中包含 SSL 版本以及加密组件。服务器的加密组件内容是从接收到的客户端加密组件内筛选出来的。

步骤 3：之后服务器发送 Certificate 报文。报文中包含公开密钥证书。

步骤 4：最后服务器发送 Server Hello Done 报文通知客户端，最初阶段的 SSL 握手协商部分结束。

步骤 5： SSL 第一次握手结束之后，客户端以 Client Key Exchange 报文作为回应。报文中包含通信加密中使用的一种被称为 Pre-mastersecret 的随机密码串。该报文已用步骤 3 中的公开密钥进行加密。

步骤 6：接着客户端继续发送 Change Cipher Spec 报文。该报文会提示服务器，在此报文之后的通信会采用 Pre-master secret 密钥加密。

步骤 7：客户端发送 Finished 报文。该报文包含连接至今全部报文的整体校验值。这次握手协商是否能够成功，要以服务器是否能够正确解密该报文作为判定标准。

步骤 8：服务器同样发送 Change Cipher Spec 报文。

步骤 9：服务器同样发送 Finished 报文。

步骤 10：服务器和客户端的 Finished 报文交换完毕之后，SSL 连接就算建立完成。当然，通信会受到 SSL 的保护。从此处开始进行应用层协议的通信，即发送 HTTP 请求。

步骤 11：应用层协议通信，即发送 HTTP 响应。

步骤 12：最后由客户端断开连接。断开连接时，发送 close_notify 报文。上图做了一些省略，这步之后再发送 TCP FIN 报文来关闭与 TCP的通信。在以上流程中，应用层发送数据时会附加一种叫做 MAC（Message Authentication Code）的报文摘要。MAC 能够查知报文是否遭到篡改，从而保护报文的完整性。

下面是对整个流程的图解。图中说明了从仅使用服务器端的公开密钥证书（服务器证书）建立 HTTPS 通信的整个过程。

10.SSL 和 TLS

HTTPS 使用 SSL（Secure Socket Layer）和 TLS（Transport Layer
Security）这两个协议。

SSL 技术最初是由浏览器开发商网景通信公司率先倡导的，开发过 SSL3.0 之前的版本。目前主导权已转移到 IETF（InternetEngineering Task Force，Internet 工程任务组）的手中。

IETF 以 SSL3.0 为基准，后又制定了 TLS1.0、TLS1.1 和TLS1.2。TSL 是以 SSL 为原型开发的协议，有时会统一称该协议
为 SSL。当前主流的版本是 SSL3.0 和 TLS1.0。

由于 SSL1.0 协议在设计之初被发现出了问题，就没有实际投入使用。SSL2.0 也被发现存在问题，所以很多浏览器直接废除了该协议版本。

11.为什么不一直使用 HTTPS

既然 HTTPS 那么安全可靠，那为何所有的 Web 网站不一直使用
HTTPS ？

其中一个原因是，因为与纯文本通信相比，加密通信会消耗更多的CPU 及内存资源。如果每次通信都加密，会消耗相当多的资源，平摊到一台计算机上时，能够处理的请求数量必定也会随之减少。

因此，如果是非敏感信息则使用 HTTP 通信，只有在包含个人信息等敏感数据时，才利用 HTTPS 加密通信。特别是每当那些访问量较多的 Web 网站在进行加密处理时，它们所承担着的负载不容小觑。在进行加密处理时，并非对所有内容都进行加密处理，而是仅在那些需要信息隐藏时才会加密，以节约资源。

除此之外，想要节约购买证书的开销也是原因之一。要进行 HTTPS 通信，证书是必不可少的。而使用的证书必须向认
证机构（CA）购买。证书价格可能会根据不同的认证机构略有不同。通常，一年的授权需要数万日元（现在一万日元大约折合 600人民币）。

那些购买证书并不合算的服务以及一些个人网站，可能只会选择采用 HTTP 的通信方式。

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