HTTPS（HyperText Transfer Protocol Secure）是 HTTP 的安全版本，通过使用 TLS（Transport Layer Security，传输层安全）/SSL（Secure Sockets Layer，安全套接层）协议来加密数据传输。

加密方式

单向加密

也叫做不可逆加密，对明文的加密产生一个密文，并不能再通过密文，解出来对应的明文

一般用于产生消息摘要，密钥加密等，常见的单向加密有：

  • MD5 : 相信这个大家都都熟悉了，一个明文，md5 以后，对应一个唯一的密文
  • SHA : 其中又分为 sha192 , sha256

特点：

  1. 不可逆
  2. 输入一样，输出必然相同

对称加密

对称加密，用一个密钥，对明文进行加密，同理，同这把密钥，也可以对密文进行解密

也就是说加密和解密，可以用同一个密钥

这种加密方法就是 对称加密

常用的对称加密方法有：

  • DES
  • 3DES
  • AES

特点：

  1. 加密方和解密使用同一密钥
  2. 加密解密的速度比较快

非对称加密

我们知道，对称加密使用同一把密钥，相反，非对称加密，使用公钥和私钥进行加密解密

可以使用私钥加密，公钥进行解密，同理，也可以使用公钥加密，私钥进行解密

常见非对称加密方式的有：

  • RSA
  • DSA

我们平时最常用的就是 RSA

特点：

  1. 使用两把密钥进行加密和解密，即公钥和私钥
  2. 公钥加密私钥解密，私钥加密公钥可以解密
  3. 加密或者解密，速度非常慢
  4. 私钥和公钥是成对出现的

HTTPS 加密过程

  1. 客户端发送请求
    • 客户端（例如浏览器）向服务器发送一个 HTTPS 请求，并携带客户端支持的协议版本、加密算法和一个随机数（Client Random）。
  2. 服务器响应
    • 服务器接收到请求后，选择一个协议版本和加密算法，并生成一个随机数（Server Random），然后将服务器的数字证书发送给客户端。这个证书包含服务器的公钥。
  3. 客户端验证证书
    • 客户端验证服务器的证书，确保证书是由受信任的 CA 签发，并且证书是有效的（未过期、未吊销，且域名匹配）。如果证书验证通过，客户端会继续进行下一步，否则会显示一个警告。
  4. 生成预主密钥
    • 客户端生成一个预主密钥（Pre-Master Secret），然后使用服务器的公钥加密这个预主密钥，并发送给服务器。
  5. 服务器解密预主密钥
    • 服务器使用自己的私钥解密出客户端发送的预主密钥。
  6. 生成会话密钥
    • 客户端和服务器分别使用预主密钥、客户端随机数和服务器随机数，生成相同的会话密钥（Session Key）。这个会话密钥用于对称加密后续的通信数据。
  7. 握手结束
    • 客户端和服务器使用会话密钥生成握手完成消息，并交换以确认握手过程已成功完成。之后，双方开始使用对称加密的会话密钥进行加密通信。

HTTPS 原理

HTTPS 的安全性依赖于以下几个关键因素：

  1. 对称加密和非对称加密的结合
    • 非对称加密：在握手过程中，使用非对称加密（公钥和私钥）来安全地交换会话密钥。非对称加密虽然安全，但速度较慢。
    • 对称加密：一旦会话密钥生成后，使用对称加密（单一密钥）来加密通信数据。对称加密速度快，适合大数据量传输。
  2. 数字证书和 CA
    • 服务器的公钥包含在数字证书中，数字证书由受信任的 CA 签发。客户端通过验证证书来确认服务器身份，防止中间人攻击（MITM）。
  3. 数据完整性
    • 使用消息认证码（MAC）或哈希函数来确保数据在传输过程中未被篡改。每个加密的数据包包括一个 MAC，接收方可以验证数据的完整性。
  4. 握手过程的安全性
    • 握手过程中使用随机数和预主密钥来生成会话密钥，使得每次会话的加密密钥都是独特的，防止重放攻击和密钥重用。

CA 证书

CA（Certificate Authority，证书颁发机构）证书的过程涉及多个步骤，确保服务器和客户端之间的通信是安全的，并且服务器的身份是经过验证的。以下是详细的 CA 证书颁发和验证过程：

1. 生成密钥对

首先，服务器生成一对公钥和私钥。这对密钥是非对称加密的基础。

2. 创建证书签名请求（CSR）

服务器使用私钥生成一个证书签名请求（CSR）。CSR 包含公钥和一些身份信息（例如，域名、公司名称、国家等）。

3. 提交 CSR 给 CA

服务器管理员将生成的 CSR 提交给 CA。CA 是一个受信任的第三方机构，负责验证申请者的身份并颁发证书。

4. CA 验证身份

CA 对请求者的身份进行验证。这可能包括多种方式，例如：

  • 验证域名所有权（例如，通过 DNS 记录或电子邮件验证）。
  • 验证组织的法律身份（例如，通过公司注册信息）。

5. CA 颁发证书

一旦 CA 验证通过，它会使用自己的私钥对 CSR 中的公钥和身份信息进行签名，生成一个数字证书。这个证书包含：

  • 服务器的公钥
  • 服务器的身份信息
  • CA 的数字签名

6. 安装证书

服务器管理员将 CA 颁发的证书安装到服务器上，并配置服务器使用这个证书进行加密通信。

7. 客户端验证证书

当客户端（例如，浏览器）与服务器建立 HTTPS 连接时，以下步骤会发生：

  1. 服务器发送证书：服务器将自己的证书发送给客户端。
  2. 客户端验证证书：
    • 检查证书链：客户端检查证书是否由受信任的 CA 签名。客户端会有一个预安装的受信任 CA 列表（例如，浏览器或操作系统的信任库）。
    • 验证证书有效性：客户端验证证书的有效期，以及证书是否被吊销（例如，通过在线证书状态协议 OCSP 或证书吊销列表 CRL）。
    • 验证域名：客户端检查证书中的公共名称（CN）或主题备用名称（SAN）是否与访问的域名匹配。
  3. 建立安全连接：如果证书验证通过，客户端生成一个会话密钥，并使用服务器的公钥加密这个会话密钥，然后发送给服务器。服务器使用自己的私钥解密会话密钥。之后，客户端和服务器使用这个会话密钥进行对称加密通信。