HTTPS SSL TLS

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简要关系图

HTTPS，也称作HTTP over TLS。

TLS的前身是SSL

  • TLS 1.0通常被标示为SSL 3.1
  • TLS 1.1为SSL 3.2
  • TLS 1.2为SSL 3.3（目前主流）

下图描述了在TCP/IP协议栈中TLS(各子协议)和HTTP的关系。

HTTPS 与 HTTP 区别

  1. HTTPS协议需要到证书颁发机构(Certificate Authority，简称CA)申请证书。

  2. HTTP是超文本传输协议，信息是明文传输，HTTPS则是具有安全性的SSL加密传输协议。

  3. HTTP和HTTPS使用的是完全不同的连接方式，使用的端口也不一样,前者是80,后者是443。

  4. HTTP的连接很简单，是无状态的。

  5. HTTPS协议是由SSL+HTTP协议构建的可进行加密传输、身份认证的网络协议，要比HTTP协议安全。

从上面可看出，HTTPS和HTTP协议相比提供了：

  • 数据完整性：内容传输经过完整性校验
  • 数据隐私性：内容经过对称加密，每个连接生成一个唯一的加密密钥
  • 身份认证：第三方无法伪造服务端(客户端)身份

其中，数据完整性和隐私性由TLS Record Protocol保证，身份认证由TLS Handshaking Protocols实现。

深入了解 HTTPS

基本原理

HTTP协议运行在TCP之上，所有传输的内容都是明文，客户端和服务器端都无法验证对方的身份。

HTTPS是运行在SSL/TLS之上的HTTP协议，SSL/TLS运行在TCP之上。所有传输的内容都经过加密，加密采用对称加密，但对称加密的密钥用服务器方的证书进行了非对称加密。

HTTPS是由两部分组成：HTTP +SSL/TLS，也就是在HTTP上又加了一层处理加密信息的模块。服务端和客户端的信息传输都会通过TLS进行加密，所以传输的数据都是加密后的数据。

对称加密：密钥只有一个，加密解密为同一个密码，且加解密速度快，典型的对称加密算法有DES、AES等；

非对称加密：密钥成对出现（且根据公钥无法推知私钥，根据私钥也无法推知公钥），加密解密使用不同密钥（公钥加密需要私钥解密，私钥加密需要公钥解密），相对对称加密速度较慢，典型的非对称加密算法有RSA、DSA等。

通过HTTP访问网站的过程

通过HTTPS访问网站的过程

步骤如下：

  1. 客户使用HTTPS的URL访问Web服务器，要求与Web服务器建立SSL连接。

  2. Web服务器收到客户端请求后，会将网站的证书信息（证书中包含公钥）传送一份给客户端。

  3. 客户端的浏览器与Web服务器开始协商SSL/TLS连接的安全等级，也就是信息加密的等级。

  4. 客户端的浏览器根据双方同意的安全等级，建立会话密钥，然后利用网站的公钥将会话密钥加密，并传送给网站。

  5. Web服务器利用自己的私钥解密出会话密钥。

  6. Web服务器利用会话密钥加密与客户端之间的通信。

小结

  • 客户端产生的密钥只有客户端和服务器端能得到；
  • 加密的数据只有客户端和服务器端才能得到明文；
  • 客户端到服务端的通信是安全的。

HTTPS的局限

  1. HTTPS比HTTP耗费更多服务器资源，HTTPS其实就是在SSL/TLS之上的HTTP协议。

  2. 耗费的资源多，过程也复杂，想当然访问不如HTTP高效。大流量网站非必要也不会采用，流量成本太高。

  3. SSL证书需要钱，功能越强大的证书费用越高。

  4. SSL证书通常需要绑定IP，不能在同一IP上绑定多个域名，IPv4资源不可能支撑这个消耗。

如何加密和解密

  1. 客户端发起HTTPS请求
    用户在浏览器里输入一个HTTPS网址，然后连接到server的443端口

  2. 服务端的配置
    采用HTTPS协议的服务器必须要有一套数字证书，这套证书其实就是一对公钥和私钥。如果对公钥和私钥不太理解，可以想象成一把钥匙和一个锁头，只是全世界只有你一个人有这把钥匙，你可以把锁头给别人，别人可以用这个锁把重要的东西锁起来，然后发给你，因为只有你一个人有这把钥匙，所以只有你才能看到被这把锁锁起来的东西。

  1. 服务器传送证书给客户端
    这个证书其实就是公钥，只是包含了很多信息，如证书的颁发机构，过期时间等等。
  1. 客户端解析证书
    这部分工作是由客户端的TLS来完成的，首先会验证公钥是否有效，比如颁发机构，过期时间等等，如果发现异常，则会弹出一个警告框，提示证书存在问题。如果证书没有问题，那么就生成一个随机值。然后用证书对该随机值进行加密。就好像上面说的，把随机值用锁头锁起来，这样除非有钥匙，不然看不到被锁住的内容。
  1. 客户端发送加密信息给服务器
    这部分传送的是用证书加密后的随机值，目的就是让服务端得到这个随机值，以后客户端和服务端的通信就可以通过这个随机值来进行加密解密了。
  1. 服务端解密信息
    服务端用私钥解密后，得到了客户端传过来的随机值(私钥)，然后把内容通过该值进行对称加密。所谓对称加密就是，将信息和私钥(随机值)通过某种算法混合在一起，这样除非知道私钥(随机值)，不然无法获取内容，而正好客户端和服务端都知道这个私钥(随机值)，所以只要加密算法够彪悍，私钥(随机值)够复杂，数据就够安全。
  1. 服务器发送加密后的信息给客户端
    这部分信息是服务端用私钥(随机值)加密后的信息，可以在客户端被还原
  1. 客户端解密信息
    客户端用之前生成的私钥(随机值)解密服务端传过来的信息，于是获取了解密后的内容。整个过程第三方即使监听到了数据，也束手无策。

SSL/TLS

SSL 是“Secure Sockets Layer”的缩写，中文叫做“安全套接层”。

为什么要使用SSL？HTTP 协议是明文的，存在很多缺点——比如传输内容会被偷窥（嗅探）和篡改。发明 SSL 协议，就是为了解决这些问题。

1999年，SSL 因为应用广泛，已经成为互联网上的事实标准。IETF 就在那年把 SSL 标准化。标准化之后的名称改为 TLS（是“Transport Layer Security”的缩写），中文叫做“传输层安全协议”。