HTTPS 协议 | Roger Leung‘s Epcot

HTTPS 协议基础个人总结

# 什么是 HTTPS

HTTPS 是在 HTTP 的基础上，增加了 SSL / TLS 的加密安全层，来实现安全传输的应用层协议，主要目的有：

所有信息加密
完善的校验机制，一旦信息被篡改，通信双方都会立即发现
有证书作为身份的校验准则，防止被冒充

# 什么是 CA

CA 是数字证书的签发机构，具有权威性。当访问的网站有使用 CA 签发的数字证书，我们只需要校验数字证书即可确定对方的真实身份。其工作流程如下：

服务器或域名的拥有者，向 CA 请求 TLS 证书
CA 为服务器创建证书，证书需要包含必要的数据，如服务器名称、公钥等
CA 将创建证书的哈希值，使用自己的私钥进行加密，存储在自己的数据库中。该数据库安全性要求极高
浏览器和操作系统自带多个 CA 机构的公钥，当浏览器收到证书时，将使用公钥从证书签名生成哈希值，也将使用证书中指定的哈希算法生成证书数据的哈希值，若两个哈希值匹配，则签名验证成功，认为该证书可信
浏览器继续使用证书中指定站点的公钥继续进行身份验证

# SSL / TLS 协议

TLS（Transport Layer Security，传输层安全性协议)，及其前身 SSL（Secure Sockets Layer，安全套接层），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。

HTTPS 协议的安全性由 SSL 协议实现，TLS 协议之于 SSL，类似于 HTTPS 之于 HTTP，你可以认为 TLS 是 SSL 的升级版。当前使用的 SSL 协议普遍使用 TLS 协议的 1.2 版本，而 1.3 版本已经于 2018 年 8 月发布。TLS 包含了四个核心子协议：握手协议、密钥配置切换协议、应用数据协议及报警协议。

# TLS 握手步骤

TLS 与 TCP 类似，也有握手步骤，但 TCP 的握手是连接正式建立前的认证，TLS 的握手是安全性上的认证，只有双方在安全性认证上握手成功了，HTTP 的部分才能正常工作（即成功从 HTTP 协议升级成 HTTPS）。

TLS 握手分单向 TLS 和双向 TLS。两者的区别是：单向 TLS 中只由客户端来校验服务端，通常通过浏览器访问一个 HTTPS 站点时是单向 TLS；双向 TLS 中，服务端也要对客户端进行验证，即所谓双向，服务器去服务器之间需要协作通信时，需要互相确认安全性，那么 TLS 就是双向的。因此，在 TLS 握手过程中，有一些非必须步骤。

tls1.2-handshake

带*号表示可选，上图所示是一个单向 TLS 握手，下述可选步骤都被省略

ClientHello：客户端发送所支持的 SSL/TLS 最高协议版本号及所支持的加密算法集合、压缩方法集合等信息给服务端。
ServerHello：服务端收到客户端信息后，选定双方都能够支持的 SSL/TLS 协议版本和加密方法及压缩方法返回给客户端。
SendCertificate *：服务端发送服务端证书给客户端。
RequestCertificate *：如果选择双向验证，服务端向客户端请求客户端证书。
ServerHelloDone：服务端通知客户端初始协商结束。

ResponseCertificate *：如果选择双向验证，客户端向服务端发送客户端证书。
ClientKeyExchange：客户端使用服务端的公钥，对客户端公钥和密钥种子进行加密，再发送给服务端。
CertificateVerify *：如果选择双向验证，客户端用本地私钥生成数字签名，并发送给服务端，让其通过收到的客户端公钥进行身份验证。（以上证书验证阶段使用非对称加密）
CreateSecretKey：通讯双方基于密钥种子等信息生成通信密钥。
ChangeCipherSpec：客户端通知服务端已将通讯方式切换到加密模式。
Finished：客户端做好加密通讯的准备。
ChangeCipherSpec：服务端通知客户端已将通讯方式切换到加密模式。
Finished：服务端做好加密通讯的准备。

Encrypted/DecryptedData：双方使用客户端密钥通过对称加密算法对通信内容加密解密，来回传输数据（数据传输阶段使用对称加密）。
ClosedConnection：通讯结束后，任何一方发出断开连接的消息。