為什么HTTPS是安全的？HTTPS 的原理概括

　　1. HTTP 協(xié)議

　　在談?wù)?HTTPS 協(xié)議之前，先來(lái)回顧一下 HTTP 協(xié)議的概念。

　　1.1 HTTP 協(xié)議介紹

　　HTTP 協(xié)議是一種基于文本的傳輸協(xié)議，它位于 OSI 網(wǎng)絡(luò)模型中的應(yīng)用層。

　　HTTP 協(xié)議是通過(guò)客戶端和服務(wù)器的請(qǐng)求應(yīng)答來(lái)進(jìn)行通訊，目前協(xié)議由之前的 RFC 2616 拆分成立六個(gè)單獨(dú)的協(xié)議說(shuō)明（RFC 7230、RFC 7231、RFC 7232、RFC 7233、RFC 7234、RFC 7235），通訊報(bào)文如下：

　　請(qǐng)求

　　POST http://www.baidu.com HTTP/1.1

　　Host： www.baidu.com

　　Connection： keep-alive

　　Content-Length： 7

　　User-Agent： Mozilla/5.0 （Windows NT 10.0; Win64; x64） AppleWebKit/537.36 （KHTML， like Gecko） Chrome/71.0.3578.98 Safari/537.36

　　wd=HTTP

　　響應(yīng)

　　HTTP/1.1 200 OK

　　Connection： Keep-Alive

　　Content-Encoding： gzip

　　Content-Type： text/html;charset=utf-8

　　Date： Thu， 14 Feb 2019 0749 GMT

　　Transfer-Encoding： chunked

　　《html》。..《/html》

　　1.2 HTTP 中間人攻擊

　　HTTP 協(xié)議使用起來(lái)確實(shí)非常的方便，但是它存在一個(gè)致命的缺點(diǎn)：不安全。

　　我們知道 HTTP 協(xié)議中的報(bào)文都是以明文的方式進(jìn)行傳輸，不做任何加密，這樣會(huì)導(dǎo)致什么問(wèn)題呢？下面來(lái)舉個(gè)例子：

　　小明在 JAVA 貼吧發(fā)帖，內(nèi)容為我愛(ài)JAVA：

　　被中間人進(jìn)行攻擊，內(nèi)容修改為我愛(ài)PHP

　　小明被群嘲（手動(dòng)狗頭）

　　可以看到在 HTTP 傳輸過(guò)程中，中間人能看到并且修改 HTTP 通訊中所有的請(qǐng)求和響應(yīng)內(nèi)容，所以使用 HTTP 是非常的不安全的。

　　1.3 防止中間人攻擊

　　這個(gè)時(shí)候可能就有人想到了，既然內(nèi)容是明文那我使用對(duì)稱加密的方式將報(bào)文加密這樣中間人不就看不到明文了嗎，于是如下改造：

　　雙方約定加密方式

　　使用 AES 加密報(bào)文

　　這樣看似中間人獲取不到明文信息了，但其實(shí)在通訊過(guò)程中還是會(huì)以明文的方式暴露加密方式和秘鑰，如果第一次通信被攔截到了，那么秘鑰就會(huì)泄露給中間人，中間人仍然可以解密后續(xù)的通信：

　　那么對(duì)于這種情況，我們肯定就會(huì)考慮能不能將秘鑰進(jìn)行加密不讓中間人看到呢？答案是有的，采用非對(duì)稱加密，我們可以通過(guò) RSA 算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　在約定加密方式的時(shí)候由服務(wù)器生成一對(duì)公私鑰，服務(wù)器將公鑰返回給客戶端，客戶端本地生成一串秘鑰（AES_KEY）用于對(duì)稱加密，并通過(guò)服務(wù)器發(fā)送的公鑰進(jìn)行加密得到（AES_KEY_SECRET），之后返回給服務(wù)端，服務(wù)端通過(guò)私鑰將客戶端發(fā)送的AES_KEY_SECRET進(jìn)行解密得到AEK_KEY，最后客戶端和服務(wù)器通過(guò)AEK_KEY進(jìn)行報(bào)文的加密通訊，改造如下：

　　可以看到這種情況下中間人是竊取不到用于AES加密的秘鑰，所以對(duì)于后續(xù)的通訊是肯定無(wú)法進(jìn)行解密了，那么這樣做就是絕對(duì)安全了嗎？

　　所謂道高一尺魔高一丈，中間人為了對(duì)應(yīng)這種加密方法又想出了一個(gè)新的破解方案，既然拿不到AES_KEY，那我就把自己模擬成一個(gè)客戶端和服務(wù)器端的結(jié)合體，在用戶-》中間人的過(guò)程中中間人模擬服務(wù)器的行為，這樣可以拿到用戶請(qǐng)求的明文，在中間人-》服務(wù)器的過(guò)程中中間人模擬客戶端行為，這樣可以拿到服務(wù)器響應(yīng)的明文，以此來(lái)進(jìn)行中間人攻擊：

　　這一次通信再次被中間人截獲，中間人自己也偽造了一對(duì)公私鑰，并將公鑰發(fā)送給用戶以此來(lái)竊取客戶端生成的AES_KEY，在拿到AES_KEY之后就能輕松的進(jìn)行解密了。

　　中間人這樣為所欲為，就沒(méi)有辦法制裁下嗎，當(dāng)然有啊，接下來(lái)我們看看 HTTPS 是怎么解決通訊安全問(wèn)題的。

　　2. HTTPS 協(xié)議

　　2.1 HTTPS 簡(jiǎn)介

　　HTTPS 其實(shí)是SSL+HTTP的簡(jiǎn)稱，當(dāng)然現(xiàn)在SSL基本已經(jīng)被TLS取代了，不過(guò)接下來(lái)我們還是統(tǒng)一以SSL作為簡(jiǎn)稱，SSL協(xié)議其實(shí)不止是應(yīng)用在HTTP協(xié)議上，還在應(yīng)用在各種應(yīng)用層協(xié)議上，例如：FTP、WebSocket。

　　其實(shí)SSL協(xié)議大致就和上一節(jié)非對(duì)稱加密的性質(zhì)一樣，握手的過(guò)程中主要也是為了交換秘鑰，然后再通訊過(guò)程中使用對(duì)稱加密進(jìn)行通訊，大概流程如下：

　　這里我只是畫(huà)了個(gè)示意圖，其實(shí)真正的 SSL 握手會(huì)比這個(gè)復(fù)雜的多，但是性質(zhì)還是差不多，而且我們這里需要關(guān)注的重點(diǎn)在于 HTTPS 是如何防止中間人攻擊的。

　　通過(guò)上圖可以觀察到，服務(wù)器是通過(guò) SSL 證書(shū)來(lái)傳遞公鑰，客戶端會(huì)對(duì) SSL 證書(shū)進(jìn)行驗(yàn)證，其中證書(shū)認(rèn)證體系就是確保SSL安全的關(guān)鍵，接下來(lái)我們就來(lái)講解下CA 認(rèn)證體系，看看它是如何防止中間人攻擊的。

　　2.2 CA 認(rèn)證體系

　　上一節(jié)我們看到客戶端需要對(duì)服務(wù)器返回的 SSL 證書(shū)進(jìn)行校驗(yàn)，那么客戶端是如何校驗(yàn)服務(wù)器 SSL 證書(shū)的安全性呢。

　　權(quán)威認(rèn)證機(jī)構(gòu)

　　在 CA 認(rèn)證體系中，所有的證書(shū)都是由權(quán)威機(jī)構(gòu)來(lái)頒發(fā)，而權(quán)威機(jī)構(gòu)的 CA 證書(shū)都是已經(jīng)在操作系統(tǒng)中內(nèi)置的，我們把這些證書(shū)稱之為CA根證書(shū)：

　　簽發(fā)證書(shū)

　　我們的應(yīng)用服務(wù)器如果想要使用 SSL 的話，需要通過(guò)權(quán)威認(rèn)證機(jī)構(gòu)來(lái)簽發(fā)CA證書(shū)，我們將服務(wù)器生成的公鑰和站點(diǎn)相關(guān)信息發(fā)送給CA簽發(fā)機(jī)構(gòu)，再由CA簽發(fā)機(jī)構(gòu)通過(guò)服務(wù)器發(fā)送的相關(guān)信息用CA簽發(fā)機(jī)構(gòu)進(jìn)行加簽，由此得到我們應(yīng)用服務(wù)器的證書(shū)，證書(shū)會(huì)對(duì)應(yīng)的生成證書(shū)內(nèi)容的簽名，并將該簽名使用CA簽發(fā)機(jī)構(gòu)的私鑰進(jìn)行加密得到證書(shū)指紋，并且與上級(jí)證書(shū)生成關(guān)系鏈。這里我們把百度的證書(shū)下載下來(lái)看看：

　　可以看到百度是受信于GlobalSign G2，同樣的GlobalSign G2是受信于GlobalSign R1，當(dāng)客戶端（瀏覽器）做證書(shū)校驗(yàn)時(shí)，會(huì)一級(jí)一級(jí)的向上做檢查，直到最后的根證書(shū)，如果沒(méi)有問(wèn)題說(shuō)明服務(wù)器證書(shū)是可以被信任的。

　　如何驗(yàn)證服務(wù)器證書(shū)

　　那么客戶端（瀏覽器）又是如何對(duì)服務(wù)器證書(shū)做校驗(yàn)的呢，首先會(huì)通過(guò)層級(jí)關(guān)系找到上級(jí)證書(shū)，通過(guò)上級(jí)證書(shū)里的公鑰來(lái)對(duì)服務(wù)器的證書(shū)指紋進(jìn)行解密得到簽名（sign1），再通過(guò)簽名算法算出服務(wù)器證書(shū)的簽名（sign2），通過(guò)對(duì)比sign1和sign2，如果相等就說(shuō)明證書(shū)是沒(méi)有被篡改也不是偽造的。

　　這里有趣的是，證書(shū)校驗(yàn)用的 RSA 是通過(guò)私鑰加密證書(shū)簽名，公鑰解密來(lái)巧妙的驗(yàn)證證書(shū)有效性。

　　這樣通過(guò)證書(shū)的認(rèn)證體系，我們就可以避免了中間人竊取AES_KEY從而發(fā)起攔截和修改 HTTP 通訊的報(bào)文。

　　總結(jié)

　　首先先通過(guò)對(duì) HTTP 中間人攻擊的來(lái)了解到 HTTP 為什么是不安全的，然后再?gòu)陌踩シ赖募夹g(shù)演變一直到 HTTPS 的原理概括，希望能讓大家對(duì) HTTPS 有個(gè)更深刻的了解。

　　編輯：黃飛