HTTPS

2018-08-23 约 2537 字预计阅读 6 分钟

HTTPS 协议简介

HTTPS（全称：Hyper Text Transfer Protocol over Secure Socket Layer 或 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。即 HTTP 下加入 TLS 层，HTTPS 的安全基础是 TLS，因此加密的详细内容就需要 TLS 它是一个 URI scheme（抽象标识符体系），句法类同 http:体系。用于安全的 HTTP 数据传输。https:URL 表明它使用了 HTTP，但 HTTPS 存在不同于 HTTP 的默认端口及一个加密/身份验证层（在 HTTP 与 TCP 之间）。

注意：TLS 的早期版本叫做 SSL。SSL 的 1.0, 2.0, 3.0（对应 TLS1.0）版本均已经被废弃，出于安全问题考虑广大浏览器也不再对老旧的 SSL 版本进行支持了，因此这里我们就统一使用 TLS 名称了。

HTTP 与 HTTPS 区别

HTTP 明文传输，数据都是未加密的，安全性较差，HTTPS（SSL+HTTP）数据传输过程是加密的，安全性较好。
使用 HTTPS 协议需要到 CA（Certificate Authority，数字证书认证机构）申请证书，一般免费证书较少，因而需要一定费用。证书颁发机构如：Symantec、Comodo、GoDaddy 和 GlobalSign 等。
HTTP 页面响应速度比 HTTPS 快，主要是因为 HTTP 使用 TCP 三次握手建立连接，客户端和服务器需要交换 3 个包，而 HTTPS 除了 TCP 的三个包，还要加上 ssl 握手需要的 9 个包，所以一共是 12 个包。
http 和 https 使用的是完全不同的连接方式，用的端口也不一样，前者是 80，后者是 443。
HTTPS 其实就是建构在 SSL/TLS 之上的 HTTP 协议，所以，要比较 HTTPS 比 HTTP 要更耗费服务器资源。

HTTPS 原理解析

客户端请求 HTTPS 网址，然后连接到 server 的 443 端口 (HTTPS 默认端口，类似于 HTTP 的 80 端口)。
采用 HTTPS 协议的服务器必须要有一套数字 CA (Certification Authority)证书，证书是需要申请的，并由专门的数字证书认证机构(CA)通过非常严格的审核之后颁发的电子证书 (当然了是要钱的，安全级别越高价格越贵)。颁发证书的同时会产生一个私钥和公钥。私钥由服务端自己保存，不可泄漏。公钥则是附带在证书的信息中，可以公开的。证书本身也附带一个证书电子签名，这个签名用来验证证书的完整性和真实性，可以防止证书被篡改。
服务器响应客户端请求，将证书传递给客户端，证书包含公钥和大量其他信息，比如证书颁发机构信息，公司信息和证书有效期等。Chrome 浏览器点击地址栏的锁标志再点击证书就可以看到证书详细信息。
客户端解析证书并对其进行验证。如果证书不是可信机构颁布，或者证书中的域名与实际域名不一致，或者证书已经过期，就会向访问者显示一个警告，由其选择是否还要继续通信。如果证书没有问题，客户端就会从服务器证书中取出服务器的公钥 A。然后客户端还会生成一个随机码 KEY，并使用公钥 A 将其加密。
客户端把加密后的随机码 KEY 发送给服务器，作为后面对称加密的密钥。
服务器在收到随机码 KEY 之后会使用私钥 B 将其解密。经过以上这些步骤，客户端和服务器终于建立了安全连接，完美解决了对称加密的密钥泄露问题，接下来就可以用对称加密愉快地进行通信了。
服务器使用密钥 (随机码 KEY)对数据进行对称加密并发送给客户端，客户端使用相同的密钥 (随机码 KEY)解密数据。
双方使用对称加密愉快地传输所有数据。

HTTPS 安全问题

中间人攻击

基本原理就是中间人通过网络劫持等，将通信过程中的公钥替换成自己的，然后假装自己是服务器与客户端进行通信。从而对信息进行窃取或篡改。

我们知道，公私钥及证书都是可以自己进行生成的，虽然发起了 HTTPS 的请求，但如果证书和公私钥无法保证是否被替换，传输的安全性就无法保证。此时，就需要拿出终极武器：SSL 证书申购。也称作 CA 证书申购。

CA 证书

CA 是证书的签发机构，它是公钥基础设施(Public Key Infrastructure，PKI)的核心。CA 是负责签发证书、认证证书、管理已颁发证书的机关。有这样一个权威机构来签发证书，就确保了证书的可信性(合法性)。

浏览器会对服务器返回 SSL 证书进行验证：

验证域名、有效期等信息是否正确; 判断证书来源是否合法：每份签发证书都可以根据验证链查找到对应的根证书，操作系统、浏览器会在本地存储权威机构的根证书，利用本地根证书可以对对应机构签发证书完成来源验证; 判断证书是否被篡改：需要与 CA 服务器进行校验; 判断证书是否已吊销，可用于第 3 步中，以减少与 CA 服务器的交互，提高验证效率。上述条件完全满足时，才说明该证书合法。

此时，再回到“中间人”攻击的问题，会发现，当浏览器获取到假公钥时，通过比对验证就会发现不合法，进而在浏览器层面对用户进行风险提示。但浏览器只会进行风险提示，用户仍然可以授权信任证书继续操作。

伪造证书攻击

假设我们想访问 www.google.com，但我们的 DNS 服务器被攻击了，指向的 IP 地址并非 Google 的服务器，而是攻击者的 IP。当攻击者的服务器也有合法的证书的时候，我们的浏览器就会认为对方是 Google 服务器，从而信任对方。这样，攻击者便可以监听我们和谷歌之前的所有通信了。

可以看到攻击者有两步需要操作，第一步是需要攻击 DNS 服务器。第二步是攻击者自己的证书需要被用户信任，这一步对于用户来说是很难控制的，需要证书颁发机构能够控制自己不滥发证书。

SSL 剥离

SSL 剥离即阻止用户使用 HTTPS 访问网站。由于并不是所有网站都只支持 HTTPS，大部分网站会同时支持 HTTP 和 HTTPS 两种协议。用户在访问网站时，也可能会在地址栏中输入 http:// 的地址，第一次的访问完全是明文的，这就给了攻击者可乘之机。通过攻击 DNS 响应，攻击者可以将自己变成中间人。