阅读之https及加密原理

HTTPS（全称：Hypertext Transfer Protocol Secure，超文本传输安全协议），是以安全为目标的HTTP通道，简单讲是HTTP的安全版。

为什么需要https

使用https的原因其实很简单，就是因为http的不安全

当我们往服务器发送比较隐私的数据（比如说你的银行卡，身份证）时，如果使用http进行通信。那么安全性将得不到保障。

首先数据在传输的过程中，数据可能被中间人抓包拿到，那么数据就会被中间人窃取。

其次数据被中间人拿到后，中间人可能对数据进行修改或者替换，然后发往服务器。

最后服务器收到数据后，也无法确定数据有没有被修改或替换，当然，如果服务器也无法判断数据就真的是来源于客户端。

总结下来，http存在三个弊端：

无法保证消息的保密性

无法保证消息的完整性和准确性

无法保证消息来源的可靠性

https就是为了解决上述问题应运而生的。

基本概念

https采用了一些加解密，数字证书，数字签名的技术来实现。

对称加密与非对称加密

为了保证消息的保密性，就需要用到加密和解密。加解密算法目前主流的分为对称加密和非对称加密。

1.对称加密（共享密匙加密）：客户端和服务器公用一个密匙用来对消息加解密，这种方式称为对称加密。客户端和服务器约定好一个加密的密匙。客户端在发消息前用该密匙对消息加密，发送给服务器后，服务器再用该密匙进行解密拿到消息。

对称加密的优点：

对称加密解决了http中消息保密性的问题

对称加密的缺点：

对称加密虽然保证了消息保密性，但是因为客户端和服务器共享一个密匙，这样就使得密匙特别容易泄露。

因为密匙泄露风险较高，所以很难保证消息来源的可靠性、消息的完整性和准确性。

2.非对称加密（公有密匙加密）：既然对称加密中，密匙那么容易泄露，那么可以采用一种非对称加密的方式来解决。

采用非对称加密时，客户端和服务端均拥有一个公有密匙和一个私有密匙。公有密匙可以对外暴露，而私有密匙只有自己可见。

使用公有密匙加密的消息，只有对应的私有密匙才能解开。反过来，使用私有密匙加密的消息，只有公有密匙才能解开。这样客户端在发送消息前，先用服务器的公匙对消息进行加密，服务器收到后再用自己的私匙进行解密

非对称加密的缺点：

非对称加密时需要使用到接收方的公匙对消息进行加密，但是公匙不是保密的，任何人都可以拿到，中间人也可以。那么中间人可以做两件事，第一件是中间人可以在客户端与服务器交换公匙的时候，将客户端的公匙替换成自己的。这样服务器拿到的公匙将不是客户端的，而是服务器的。服务器也无法判断公匙来源的正确性。第二件是中间人可以不替换公匙，但是他可以截获客户端发来的消息，然后篡改，然后用服务器的公匙加密再发往服务器，服务器将收到错误的消息。

非对称加密的性能相对对称加密来说会慢上几倍甚至几百倍，比较消耗系统资源。正是因为如此，https将两种加密结合了起来。

数字证书与数字签名

为了解决非对称加密中公匙来源的不安全性。我们可以使用数字证书和数字签名来解决。

1.数字证书的申请

在现实中，有一些专门的权威机构用来颁发数字证书，我们称这些机构为认证中心（CA Certificate Authority）。

服务器可以向这些CA来申请数字证书。

申请的过程大致是：

自己本地先生成一对密匙，然后拿着自己的公匙以及其他信息（比如说企业名称啊什么的）去CA申请数字证书。

CA在拿到这些信息后，会选择一种单向Hash算法（比如说常见的MD5）对这些信息进行加密，加密之后的东西我们称之为摘要。

单向Hash算法有一种特点就是单向不可逆的，只要原始内容有一点变化，加密后的数据都将会是千差万别（当然也有很小的可能性会重复，有兴趣的小伙伴鸽巢原理了解一下），这样就防止了信息被篡改。

生成摘要后还不算完，CA还会用自己的私匙对摘要进行加密，摘要加密后的数据我们称之为数字签名。

最后，CA将会把我们的申请信息（包含服务器的公匙）和数字签名整合在一起，由此而生成数字证书。然后CA将数字证书传递给我们。

https原理：

https没有采用单一的技术去实现，而是根据他们的特点，充分的将这些技术整合进去，以达到性能与安全最大化。这套整合的技术我们称之为SSL（Secure Scoket Layer 安全套接层）。所以https并非是一项新的协议，它只是在http上披了一层加密的外壳。

https的建立

这里把https建立到断开分为6个阶段，12过程。下面将对12个过程一 一做解释

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匙长度等）。

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时从接收到的客户端加密组件内筛选出来的。

3.服务器发送证书报文。报文中包含公开密匙证书。

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。

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

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密匙加密。

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。

8.服务器同样发送Change Cipher Spec报文

9.服务器同样发送Finished报文

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，通信会收到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。

11.应用层协议通信，即发送HTTP相应。

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。

总结：https虽然提供了消息安全传输的通道，但是每次消息的加解密十分耗时，消息系统资源。在一些对安全性比较高的场景下，比如银行系统，购物系统中我们必须要使用https进行通信，其他一些对安全性要求不高的场景，我们其实没必要使用https。使用https需要使用到数字证书，但是一般权威机构颁发的数字证书都是收费的，价格也是不菲的，所以对于一些个人网站特别是学生来讲，如果对安全性要求不高，没必要使用https。