【計算機網絡】HTTPS協定的傳輸細節及過程分析

http預設采用80作為通訊端口，對于傳輸采用不加密的方式，https預設采用443，對于傳輸的資料進行加密傳輸。https協定具體的傳輸過程可以概括為以下過程……

1. 介紹一下HTTPS協定？

1.1 基本概念

http預設采用80作為通訊端口，對于傳輸采用不加密的方式，https預設采用443，對于傳輸的資料進行加密傳輸。

1.2 密碼學基礎

明文： 明文指的是未被加密過的原始資料。

密文：明文被某種加密算法加密之後，會變成密文，進而確定原始資料的安全。密文也可以被解密，得到原始的明文。

密鑰：密鑰是一種參數，它是在明文轉換為密文或将密文轉換為明文的算法中輸入的參數。密鑰分為對稱密鑰與非對稱密鑰，分别應用在對稱加密和非對稱加密上。

1.3 對稱加密

[!NOTE]

對稱加密又叫做私鑰加密，即資訊的發送方和接收方使用同一個密鑰去加密和解密資料。對稱加密的特點是算法公開、加密和解密速度快，适合于對大資料量進行加密，常見的對稱加密算法有DES、3DES、TDEA、Blowfish、RC5和IDEA。

其加密過程如下：明文 + 加密算法 + 私鑰 => 密文
解密過程如下：密文 + 解密算法 + 私鑰 => 明文
           

對稱加密中用到的密鑰叫做私鑰，私鑰表示個人私有的密鑰，即該密鑰不能被洩露。

其加密過程中的私鑰與解密過程中用到的私鑰是同一個密鑰，這也是稱加密之是以稱之為“對稱”的原因。由于對稱加密的算法是公開的，是以一旦私鑰被洩露，那麼密文就很容易被破解，是以對稱加密的缺點是密鑰安全管理困難。

1.4 非對稱加密

非對稱加密也叫做公鑰加密。非對稱加密與對稱加密相比，其安全性更好。對稱加密的通信雙方使用相同的密鑰，如果一方的密鑰遭洩露，那麼整個通信就會被破解。而非對稱加密使用一對密鑰，即公鑰和私鑰，且二者成對出現。私鑰被自己儲存，不能對外洩露。公鑰指的是公共的密鑰，任何人都可以獲得該密鑰。用公鑰或私鑰中的任何一個進行加密，用另一個進行解密。

• 被公鑰加密過的密文隻能被私鑰解密，過程如下：

明文 + 加密算法 + 公鑰 => 密文， 密文 + 解密算法 + 私鑰 => 明文
           

• 被私鑰加密過的密文隻能被公鑰解密，過程如下：

明文 + 加密算法 + 私鑰 => 密文， 密文 + 解密算法 + 公鑰 => 明文
           

由于加密和解密使用了兩個不同的密鑰，這就是非對稱加密“非對稱”的原因。

非對稱加密的缺點是加密和解密花費時間長、速度慢，隻适合對少量資料進行加密。

在非對稱加密中使用的主要算法有：RSA、Elgamal、Rabin、D-H、ECC（橢圓曲線加密算法）等。

2. HTTPS通信過程（面試重點）

2.1 基本概念

HTTPS協定 = HTTP協定 + SSL/TLS協定，在HTTPS資料傳輸的過程中，需要用SSL/TLS對資料進行加密和解密，需要用HTTP對加密後的資料進行傳輸，由此可以看出HTTPS是由HTTP和SSL/TLS一起合作完成的。

SSL的全稱是Secure Sockets Layer，即安全套接層協定，是為網絡通信提供安全及資料完整性的一種安全協定。SSL協定在1994年被Netscape發明，後來各個浏覽器均支援SSL，其最新的版本是3.0。

TLS的全稱是Transport Layer Security，即安全傳輸層協定，最新版本的TLS（Transport Layer Security，傳輸層安全協定）是IETF（Internet Engineering Task Force，Internet工程任務組）制定的一種新的協定，它建立在SSL 3.0協定規範之上，是SSL 3.0的後續版本。在TLS與SSL3.0之間存在着顯著的差别，主要是它們所支援的加密算法不同，是以TLS與SSL3.0不能互操作。雖然TLS與SSL3.0在加密算法上不同，但是在我們了解HTTPS的過程中，我們可以把SSL和TLS看做是同一個協定。

HTTPS為了兼顧安全與效率，同時使用了對稱加密和非對稱加密。資料是被對稱加密傳輸的，對稱加密過程需要用戶端的一個密鑰，為了確定能把該密鑰安全傳輸到伺服器端，采用非對稱加密對該密鑰進行加密傳輸，總的來說，對資料進行對稱加密，對稱加密所要使用的密鑰通過非對稱加密傳輸。

2.2 傳輸秘鑰

HTTPS在傳輸的過程中會涉及到三個密鑰：

• 伺服器端的公鑰和私鑰，用來進行非對稱加密
• 用戶端生成的随機密鑰，用來進行對稱加密

2.3 傳輸細節（重點了解）

一個HTTPS請求實際上包含了兩次HTTP傳輸，可以細分為8步。

1. 用戶端向伺服器發起HTTPS請求，連接配接到伺服器的443端口
2. 伺服器端有一個密鑰對，即公鑰和私鑰，是用來進行非對稱加密使用的，伺服器端儲存着私鑰，不能将其洩露，公鑰可以發送給任何人。
3. 伺服器将自己的公鑰發送給用戶端。
4. 用戶端收到伺服器端的公鑰之後，會對公鑰進行檢查，驗證其合法性，如果發現發現公鑰有問題，那麼HTTPS傳輸就無法繼續。嚴格的說，這裡應該是驗證伺服器發送的數字證書的合法性。如果公鑰合格，那麼用戶端會生成一個随機值，這個随機值就是用于進行對稱加密的密鑰，我們将該密鑰稱之為client key，即用戶端密鑰，這樣在概念上和伺服器端的密鑰容易進行區分。然後用伺服器的公鑰對用戶端密鑰進行非對稱加密，這樣用戶端密鑰就變成密文了，至此，HTTPS中的第一次HTTP請求結束。
5. 用戶端會發起HTTPS中的第二個HTTP請求，将加密之後的用戶端密鑰發送給伺服器。
6. 伺服器接收到用戶端發來的密文之後，會用自己的私鑰對其進行非對稱解密，解密之後的明文就是用戶端密鑰，然後用用戶端密鑰對資料進行對稱加密，這樣資料就變成了密文。
7. 然後伺服器将加密後的密文發送給用戶端。
8. 用戶端收到伺服器發送來的密文，用用戶端密鑰對其進行對稱解密，得到伺服器發送的資料。這樣HTTPS中的第二個HTTP請求結束，整個HTTPS傳輸完成。

參考部落格：https://www.jianshu.com/p/14cd2c9d2cd2