浅析HTTPS

一、HTTP通信有什么问题?

1.通信使用明文（不加密），内容可能被窃听

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。

此外互联网是由联通世界各个地方的网络设施组成,所有发送和接收经过某些设备的数据都可能被截获或窥视。例如大家都熟悉的抓包工具:Wireshark,它可以获取HTTP协议的请求和响应的内容，并对其进行解析。即使经过加密处理，就有可能让人无法破解报文信息的含义，但加密处理后的报文信息本身还是会被看到的。

2.不验证通信方的身份，因此有可能遭遇伪装

HTTP协议中的请求和响应不会对通信方进行确认。在HTTP协议通信时，由于不存在确认通信方的处理步骤，任何人都可以发起请求。另外，服务器只要接收到请求，不管对方是谁都会返回一个响应（但也仅限于发送端的IP地址和端口号没有被Web服务器设定限制访问的前提下）

HTTP协议的实现本身非常简单，不论是谁发送过来的请求都会返回响应，因此不确认通信方，会存在以下各种隐患。比如目标的Web服务器有可能是已伪装的Web服务器。

3.无法证明报文的完整性，所以可能遭篡改

所谓完整性是指信息的准确度。若无法证明其完整性，通常也就意味着无法判断信息是否准确。由于HTTP协议无法证明通信的报文完整性，因此，在请求或响应送出之后直到对方接收之前的这段时间内，即使请求或响应的内容遭到篡改，也没有办法获悉。
换句话说，没有任何办法确认，发出的请求/响应和接收到的请求/响应是前后相同的。

二、HTTPS如何解决上述三个问题

HTTPS 协议的主要功能基本都依赖于 TLS/SSL 协议，TLS/SSL 的功能实现主要依赖于三类基本算法：散列函数 、对称加密和非对称加密，其利用非对称加密实现身份认证和密钥协商，对称加密算法采用协商的密钥对数据加密，基于散列函数验证信息的完整性。

1. SSL 和 TLS 的区别

• 传输层安全性协议（英语：Transport Layer Security，缩写作 TLS），及其前身安全套接层（Secure Sockets Layer，缩写作 SSL）是一种安全协议，目的是为互联网通信，提供安全及数据完整性保障。
• 网景公司（Netscape）在1994年推出首版网页浏览器，网景导航者时，推出HTTPS协议，以SSL进行加密，这是SSL的起源。
• IETF将SSL进行标准化，1999年公布第一版TLS标准文件。随后又公布RFC 5246 （2008年8月）与 RFC 6176 （2011年3月）。以下就简称SSL
• TLS是SSL的标准. HTTPS 就是 HTTP + SSL

2.对称加密

常见的有 AES-CBC、DES、3DES、AES-GCM等，相同的密钥可以用于信息的加密和解密，掌握密钥才能获取信息，能够防止信息窃听，通信方式是1对1；
对称加密需要共享相同的密码，密码的安全是保证信息安全的基础，服务器和多 个客户端通信，需要维持多个密码记录，且缺少修改密码的机制；

• 优点：算法公开、计算量小、加密速度快、加密效率高。
• 缺点：交易双方都使用同样钥匙，安全性得不到保证。

3.非对称加密技术

即常见的 RSA 算法，还包括 ECC、DH 等算法，算法特点是，密钥成对出现，一般称为公钥(公开)和私钥(保密)，公钥加密的信息只能私钥解开，私钥加密的信息只能公钥解开。因此掌握公钥的不同客户端之间不能互相解密信息，只能和掌握私钥的服务器进行加密通信，服务器可以实现1对多的通信，客户端也可以用来验证掌握私钥的服务器身份。
非对称加密的特点是信息传输一对多，服务器只需要维持一个私钥就能够和多个客户端进行加密通信，但服务器发出的信息能够被所有的客户端解密，且该算法的计算复杂，加密速度慢。

4.完整性验证算法

常见的有 MD5、SHA1、SHA256，该类函数特点是函数单向不可逆、对输入非常敏感、输出长度固定，针对数据的任何修改都会改变散列函数的结果，用于防止信息篡改并验证数据的完整性；
在信息传输过程中，散列函数不能单独实现信息防篡改，因为明文传输，中间人可以修改信息之后重新计算信息摘要，因此需要对传输的信息以及信息摘要进行加密；

5.工作方式

结合三类算法的特点，TLS 的基本工作方式是

• 客户端使用非对称加密与服务器进行通信，实现身份验证并协商对称加密使用的密钥
• 然后对称加密算法采用协商密钥对信息以及信息摘要进行加密通信，不同的节点之间采用的对称密钥不同，从而可以保证信息只能通信双方获取

6.SSL协议构成

• 第一层是记录协议(Record Protocol), 用于定义传输格式。
• 第二层握手协议(Handshake Protocol),它建立在SSL记录协议之上,用于在实际的数据传输开始前，通讯双方进行身份认证、协商加密算法、交换加密密钥等。