淺析https協議

背景

HTTP爲明文傳輸，起初設計HTTP協議的目的很單純，就是爲了傳輸超文本文件，那時候也沒有太強的加密傳輸數據需求，因此HTTP一直保持着明文傳輸數據的特徵。正是由於這一特性，傳輸過程當中的每一個環節，數據都有可能被篡改或竊取。

引入安全層

所以咱們須要引入一個加密方案。 從HTTP協議棧層面來看，能夠在TCP和HTTP以前插入一個安全層，全部通過安全層的數據都會加密或者解密。

一般HTTP直接和TCP通訊，HTTPS則先和安全層通訊，而後安全層再和TCP層通訊。能夠歸納爲兩個職責：

• 對發起HTTP請求的數據進行加密操做
• 對接收到HTTP的內容進行解密操做

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初版：使用對稱加密

對稱加密即指加密和解密用的是相同的密鑰 在HTTPS發送該數據以前，瀏覽器和服務器之間須要協商加密方式和密鑰，過程以下

• 瀏覽器發送它所支持的加密套件列表（加密的方法）和一個隨機數client-random
• 服務器從加密套件列表中選取一個加密套件，而後還會生成一個隨機數service-random，並將service-random和加密套件列表返回給瀏覽器
• 瀏覽器和服務端分別返回確認消息
• 瀏覽器和服務端利用相同的方法把client-random和service-random混合起來生成一個密鑰master secret，而後開始進行數據的加密傳輸

缺點： client-random和seervice-random傳輸過程是明文的，黑客也能夠拿到協商的加密套件和雙方的隨機數，黑客也能夠合成密鑰

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第二版：使用非對稱加密

非對稱加密算法有A、B兩把密鑰，若是你用A密鑰來加密，那麼只能使用B密鑰來解密。 服務器會本身保留私鑰，而後將公鑰以明文的方法發給瀏覽器

• 首先瀏覽器仍是將加密套件列表發給服務器
• 服務器會選擇一個加密套件，而後將加密套件和公鑰一塊兒發送給瀏覽器
• 而後就是瀏覽器和服務器返回確認消息
• 這樣瀏覽器在發送數據時就可使用該公鑰來加密數據，而後服務器使用私鑰來解密數據

缺點：

• 非對稱加密效率過低，影響頁面打開速度
• 沒法保證服務器發送給瀏覽器的數據安全，服務端採用私鑰加密，只能用公鑰解密，黑客也是能夠獲取到公鑰的，從而能夠解開數據

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第三版 對稱加密和非對稱加密搭配使用

基於以上兩點缺點，能夠選擇一個更加完美的方案，在傳輸數據階段依然使用對稱加密，可是對稱加密的密鑰咱們採用非對稱加密來傳輸

• 瀏覽器向服務器發送對稱加密套件列表、非對稱加密套件列表和隨機數client-random
• 服務器保存隨機數client-random,選擇對稱加密和非對稱加密的套件，而後生成隨機數service-random，向瀏覽器發送選擇的加密套件、serice-random和公鑰
• 瀏覽器保存公鑰，利用client-random和service-random計算出來pre-master,而後利用公鑰對pre-master加密，並向服務器發送加密後的數據
• 服務器拿出本身的私鑰，解密出pre-master數據，並返回確認消息
• 經過這三組隨機數生成對稱密鑰，使用對稱加密的方式來傳輸數據

pre-master是通過公鑰加密以後傳輸的，因此黑客沒法獲取到pre-master，這樣黑客就沒法生成密鑰，也就保證了黑客沒法解密傳輸過程當中的數據了

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第四版 添加數字證書

以上方式仍然存在問題，例如訪問百度時，黑客有可能經過dns劫持將ip地址替換成黑客的ip地址，這樣訪問的就是黑客的服務器，黑客能夠在本身的服務器上實現公鑰和私鑰。 那麼怎麼證實訪問的服務器是百度的，就須要使用權威機構（Certiificate Atuthority）頒發的數字證書(Diital Certificate)。

對於瀏覽器來講，數字證書有兩個做用：

1）向瀏覽器證實服務器身份

2）數字證書中包含了服務器的公鑰

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數字證書的申請和驗證

申請數字證書

• 服務器準備一套私鑰和公鑰，私鑰留着本身使用
• 向CA機構提交公鑰、公司、站點等信息並等待認證
• CA經過線上、線下多種渠道來驗證網站所提供信息的真實性
• 審覈經過，會頒發認證的數字證書，包含網站的公鑰、組織信息、CA信息、有效時間、證書序列號，同時包含一個CA生成的數字簽名

簽名：CA使用Hash函數計算網站提交的明文信息，並得出信息摘要，而後再使用他的私鑰對信息摘要進行加密，加密後的祕聞就是數字簽名

瀏覽器如何驗證數字證書

• 讀取證書中的明文信息，採用CA簽名時相同的hash函數計算並獲得信息摘要A，再利用對應CA的公鑰解密簽名數據，獲得信息摘要B; 對比二者若是一致，則說明證書合法
• 這時候驗證了CA是誰，可是瀏覽器不知道該不應信任，就會繼續查找給這個CA頒發證書的CA, 再以一樣的方式驗證它上級CA的可靠性。一般操做系統會內置信任的頂級CA的證書信息，若是這個CA鏈中沒有找到瀏覽器內置的頂級CA,證書也會被斷定非法

參考

極客時間《瀏覽器原理與實踐》