HTTPS简介

1什么是HTTPSHTTPS （全称：Hyper Text Transfer Protocol over SecureSocket Layer），是以安全为目标的 HTTP 通道，在HTTP的基础上通过传输加密和身份认证保证了传输过程的安全性[1]。HTTPS 在HTTP 的基础下加入SSL，HTTPS 的安全基础是 SSL，因此加密的详细内容就需要 SSL。 HTTPS 存在不同于 HTTP 的

不爱说话的小张

15324人浏览 · 2021-11-28 15:24:31

不爱说话的小张 · 2021-11-28 15:24:31 发布

1什么是HTTPS

HTTPS （全称：Hyper Text Transfer Protocol over SecureSocket Layer），是以安全为目标的 HTTP 通道，在HTTP的基础上通过传输加密和身份认证保证了传输过程的安全性 [1] 。HTTPS 在HTTP 的基础下加入SSL，HTTPS 的安全基础是 SSL，因此加密的详细内容就需要 SSL。 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）。这个系统提供了身份验证与加密通讯方法。它被广泛用于万维网上安全敏感的通讯，例如交易支付等方面。

HTTPS（ HyperText Transfer Protocol over Secure Socket Layer ）超文本传输安全协议，近两年Google 、 Baidu 、 Facebook 等这样的互联网巨头，不谋而合地开始大力推行 HTTPS ，国内外的大型互联网公司很多也都已经启用了全站 HTTPS ，这也是未来互联网发展的趋势。

（1）作用

a. 对数据进行加密，并建立一个信息安全通道，来保证传输过程中的数据安全;

b. 对网站服务器进行真实身份认证。

（2）使用特征

我们经常会在 Web 的登录页面和购物结算界面等使用 HTTPS 通信。使用HTTPS 通信时，不再用 http:// ，而是改用 https:// 。另外，当浏览器访问HTTPS 通信有效的 Web 网站时，浏览器的地址栏内会出现一个带锁的标记。

HTTPS 并非是应用层一个新的协议，通常 HTTP 直接和 TCP 通信， HTTPS则先 SSL/TLS 协议就是为了解决上面提到的 HTTP 存在的问题而生的，下面我们来看一下它是怎么解决的：

1. 所有的信息都是加密传输的，第三方无法窃听

2. 配备身份验证（服务端程序），防止身份被冒充

3. 具有校验机制，一旦被篡改，通信双方会立刻发现和安全层（SSL/TLS）通信，然后安全层再和 TCP 层通信。

2.对称加密

（1）定义：

采用单钥密码系统的加密方法，同一个密钥可以同时用作信息的加密和解密，这种加密方法称为对称加密，也称为单密钥加密。

（2）要素：

原文、秘钥、算法

秘钥：在密码学中是一个定长的字符串、需要根据加密算法确定其长度

（3）工作过程：

对称加密通常使用的是相对较小的密钥，一般小于 256 bit 。因为密钥越大，加密越强，但加密与解密的过程越慢。如果你只用1 bit 来做这个密钥，那黑客们可以先试着用0 来解密，不行的话就再用 1 解；但如果你的密钥有 1 MB 大，黑客们可能永远也无法破解，但加密和解密的过程要花费很长的时间。密钥的大小既要照顾到安全性，也要照顾到效率。

加密：明文 + 密钥 -> 密文

解密：密文 + 密钥 -> 明文

缺陷：

a. 加密和解密同用一个密钥，加密和解密都会用到密钥，没有密钥就无法对密码解密，反过来说，任何人只要持有密钥就能解密。

b. 不同的客户端、服务器数量庞大，所以双方都需要维护大量的密钥，维护成本很高

c. 因每个客户端、服务器的安全级别不同，密钥极易泄露

3.非对称加密算法

（1）简介：

非对称加密是计算机通信安全的基石，保证了加密数据不会被破解。

非对称加密算法需要两个密钥：公开密钥 (public key) 和私有密 (private key)公开密钥和私有密钥是一对。

（2）特点：

a. 如果用公开密钥对数据进行加密，只有用对应的私有密钥才能解密。

b. 如果用私有密钥对数据进行加密，只有用对应的公开密钥才能解密。

c. 由于其算法复杂，而使得加密、解密速度没有对称加密解密的速度快。有两种密钥，其中一个是公开的，这样就可以不需要像对称密码那样传输对方的密钥了，这样安全性就大了很多。

缺陷：

公钥是公开的（也就是黑客也会有公钥），所以可以根据公开的公钥对私钥加密的信息进行解密，如果被黑客截获，其可以使用公钥进行解密，获取其中的内容。

从而推演出对称加密个非对称加密结合使用

4. 对称加密+非对称加密

1.首先客户端去向服务器请求公钥，

2.服务器响应公钥信息

3.客户端随机生成一个随机数，并使用公钥进行加密，发送给服务端。

4.服务端根据私钥对数据进行解密，然后把解密后的随机数，当作对称加密的密钥进行使用。

5.后续客户端与服务端就使用对称加密的方式进行通信。

存在缺陷：

a. 解决报文可能遭篡改问题

b. 解决通信方身份可能被伪装的问题

解决方案：

a. 解决报文可能遭篡改问题 —— 数字签名

b. 解决通信方身份可能被伪装的问题 —— 数字证书

5.数字签名

（1）数字签名有两种功能：

能确定消息确实是由发送方签名并发出来的，因为别人假冒不了发送方的签名。

数字签名能确定消息的完整性 , 证明数据是否未被篡改过。

（2）数字签名如何生成

将要发送的数据先用 Hash 算法（摘要算法、散列算法）生成消息摘要，然后用发送者的私钥加密生成数字签名，与原文一起传送给接收者。

接收者只有用发送者的公钥才能解密被加密的摘要信息，然后用 HASH 函数对收到的原文产生一个摘要信息，与上一步得到的摘要信息对比。如果相同，则说明收到的信息是完整的，在传输过程中没有被修改，否则说明信息被修改过，因此数字签名能够验证信息的完整性。

6.证书

数字证书：是一个经 证书认证结构 数字签名的包含公开密钥、拥有者信息的文件，有点像生活中的身份证、护照等，是由一个官方的证书颁发机构签发的一组数据。这种证书很难伪造，用于使用者的身份证明。

CA - 数字证书认证机构：

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。

认证过程（升级 HTTPS ）：

1. 服务器的运营人员（拉勾网站的运营）向第三方机构 CA （或者其代理机构）提交公钥、组织信息、域名等信息并申请认证;

2. CA 通过线上、线下等多种手段验证申请者提供信息的真实性，如组织是否存在、企业是否合法，是否拥有域名的所有权等;

3. 如信息审核通过， CA 会向申请者签发认证文件 - 证书。

使用证书后的流程：

1.客户端向服务端请求证书。

2.服务端向客户端响应证书。

3.客户端生成随机数，并使用证书返回的公钥进行加密，发送给服务端。

4.服务端接收并使用私钥进行解密，随后使用机密后的随机数，当作对称加密的密钥，进行对称加密的方式传输。

5.接下来就是使用对称加密的算法，进行通信

注：1.2步使用的还是明文的方式。

7.完整的 HTTPS 的通信

TLS 握手过程：

明文 -----> 非对称加密 -----> 对称加密

第一步，浏览器给出 TLS 协议版本号、一个客户端生成的随机数 1 （ Client random ），以及客户端支持的加密方法。（明文通讯）

第二步，服务器确认双方使用的加密方法，并给出数字证书、以及一个服务器生成的随机数2 （ Server random ）。（明文通讯）

第三步，浏览器确认数字证书有效，然后生成一个新的随机数 3 （ Pre-mastersecret），并使用数字证书中的公钥加密这个随机数，发给服务器。（使用非对称加密算法）

浏览器确认数字证书有效：浏览器和操作系统内部内置了很多CA 机构的证书，是否篡改、是否在有效期内、域名和访问的网站是否匹配。

第四步，服务端使用自己的私钥，获取客户端发来的随机数（即 Premaster secret）。

双方就都有三个一模一样的随机数，前两个是明文发送的，最后客户端生成的这个是使用证书中的公钥密文发送的。

第五步， 客户端和服务器 根据约定的加密方法，使用前面的三个随机数经过特定的算法，生成" 对话密钥 " （ session key ），用来加密接下来的整个对话过程。

对话密钥，又叫做会话密钥，其实就是讲之前通讯中的三个随机数生成一个密钥（对称加密）

三个随机数 -----> 第三个是使用非对称加密 ----> 相同的算法 -------> 会话密钥

第六步：客户端和服务器都会第一次使用会话密钥加密一个消息发送给对方。

备注：客户端收到服务端发送的 Certificate 报文后首先会校验证书的合法性：

a. 证书路径信任链逐级校验通过（证书确由可信 CA 认证签发）；

b. 签名解密成功（确系证书持有者亲笔）；

c. 从签名解析出的摘要和证书公开内容的摘要一致（证书内容完整，未被篡改）；

d. 主题子域与 URL 中的 HOST 一致，综上确保访问的网站是来自预期目标服务器且非劫持或钓鱼。

8. CA证书的使用

1.通常情况下，对登录阿里云SSL证书控制台，进行填报信息，证书的购买。

2.购买成功后将证书下载到nginx服务器进行解压。会出现两个文件：

证书文件：文件类型为 PEM 。

密钥文件：文件类型为KEY 。

3.随后进入nginx配置文件进行对应修改。

#以下属性中以ssl开头的属性代表与证书配置有关，其他属性请根据自己的需要 进行配置。 
server { 
    #配置HTTPS的默认访问端口号为443。此处如果未配置HTTPS的默认访问端口，可能会造成Nginx无法启动。             
    #Nginx 1.15.0以上版本请使用listen 443 ssl代替listen 443 和ssl on。
    listen 443 ssl; 
    #将www.certificatestests.com修改为您证书绑定的域名，例 如：www.example.com。如果您购买的是通配符域名证书， 
    #要修改为通配符域名，例如：*.aliyun.com。 
    server_name www.certificatestests.com; 
    root html; 
    index index.html index.htm; 
    #将domain name.pem替换成您证书的文件名称。 
    ssl_certificate cert/domain name.pem; 
    #将domain name.key替换成您证书的密钥文件名称。 
    ssl_certificate_key cert/domain name.key; 
    ssl_session_timeout 5m; 
    #使用此加密套件。
    ssl_ciphers ECDHE-RSA-AES128-GCM-  SHA256:ECDHE:ECDH:AES:HIGH:!NULL:!aNULL:!MD5:!ADH:!RC4; 
    #使用该协议进行配置。
    ssl_protocols TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2; 
    ssl_prefer_server_ciphers on;
    location / { 
        #站点目录。 
        root html; 
        index index.html index.htm;
     }
}

4.修改完配置文件后，重启nginx服务。

注：可以设置HTTP请求自动跳转HTTPS。

在需要跳转的HTTP站点下添加以下return语句，实现HTTP访问自动跳转到HTTPS页面。

server { 
    listen 443 ssl;
    #将www.certificatestests.com修改为您证书绑定的域名，例如： www.example.com。 
    server_name www.certificatestests.com; 
    #将所有HTTP请求通过return重定向到HTTPS。 
    return 301 https://$server_name$request_uri; 
    location / { 
        index index.html index.htm; 
    } 
}

5.证书安装完成后，您可通过登录证书的绑定域名验证该证书是否安装成功。