HTTPS的加密过程

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我们接下来看一下HTTPS的通信步骤。

步骤 1 ： 客户端通过发送Client Hello报文开始SSL通信（这里是在TCP的三次握手已经完成的基础上进行的）。报文中包含客户端支持的SSL的指定版本、加密组件列表（所使用的加密算法及密钥长度等）。

步骤 2 ： 服务器可进行SSL通信时，会以Server Hello报文作为应答。和客户端一样，在报文中包含SSL版本以及加密组件。服务器的加密组件内容是从接收到的客户端加密组件内筛选出来的。

步骤 3 ： 之后服务器发送Certificate报文。报文中包含公开密钥证书。

步骤 4 ： 最后服务器发送Server Hello Done 报文通知客户端，最初阶段的SSL握手协商部分结束。

步骤 5 ： SSL第一次握手结束之后，客户端以Client Key Exchange报文作为回应。报文中包含通信加密中使用的一种被称为Pre-master secret的随机密码串。该报文已用步骤3中的公开密钥进行加密。

步骤 6 ： 接着客户端继续发送Change Cipher Spec报文。该报文会提示服务器，在此报文之后的通信会采用Pre-master secret密钥加密。

步骤 7 ： 客户端发送Finished报文。该报文包含连接至今全部报文的整体校验值。这次握手协商是否能够成功，要以服务器是否能够正确解密该报文作为判定标准。

步骤 8 ： 服务器同样发送Change Cipher Spec报文。

步骤 9 ： 服务器同样发送Finshed报文。

步骤 10： 服务器和客户端的Finished报文交换完毕之后，SSL连接就算建立完成。当然，通信会受到SSL的保护。从此处开始进行应用层协议的通信，即发送HTTP请求。

步骤 11 ： 应用层协议通信，即发送HTTP响应。

步骤 12 ： 最后由客户端断开连接。断开连接时，发送close_notify报文。上图做客一些省略，这步之后再发送TCP FIN报文来关闭与TCP的通信。

在以上流程中，应用层发送数据时会附加一种叫做MAC（Message Authentication Cods）的报文摘要。MAC能够查知报文是否遭到篡改从，从而保护报文的完整性。

下面是整个流程的图解。图中说明了从仅使用服务器端的公开密钥证书（服务器证书）建立HTTPS通信的整个过程。（这个图自己要好好理解一下）

SSL和TLS

HTTPS使用SSL（Secure Socket Layer）和TLS（Transport Layer Security）这两个协议。SSL技术最早由浏览器开发商网景通信公司率先倡导的，开发过SSL3.0之后的版本。目前主导权已转移到IETF（Internet Engineering Task Force，Internet工程任务组）的手中。

IETF以SSL3.0为基准，后又制订了TLS1.0、TLS1.1和TLS1.2。TSL是以SSL为原型开发的协议，有时会统一称该协议为SSL。当前主流版本是SSL3.0和TLS1.0。

由于SSL1.0协议在设计之初被发现出了问题，就没有实际投入使用。SSL2.0也被发现存在问题，所以很多浏览器直接废除了该协议版本。

SSL速度慢的原因

SSL的慢分为两种。一种是指通信慢。另一种是指大量消耗CPU及内存等资源，导致处理速度变慢。

和使用HTTP相比，网络负载肯可能会变慢2~100倍。除去TCP连接、发送HTTP请求/响应以外，还必须进行SSL通信，因此整体上处理通信量不可避免会增加。

另一点是SSL必须进行加密处理。在服务器和客户端都需要进行加密和解密的运算处理。因此从结果上讲，比起HTTP会更多地消耗服务器和客户端的硬件资源，导致负载增强。

针对速度变慢这一问题，并没有根本性的解决方案，我们会使用SSL加速器这种（专用服务器）硬件来改善该问题。该硬件为SSL通信专用硬件，相对软件来讲，能够提高数倍SSL的计算速度。仅在SSL处理时发挥SSL加速器的功效，以分担负载。

我们现在解释一下上面的公开加密密钥为什么慢？

我们首先要知道公开密钥加密之所以慢是因为RSA算法慢（他们之间几乎可以用相等来说明，绑定的意思），所以我们可以简单了解一下RSA算法的实现机制。

RSA算法所依赖的是对极大整数做因数分解，所以对极大整数做因数分解的难度决定了RSA算法的可靠性。今天只有短的RSA钥匙才可能被强力方式破解。但目前为止，世界上还没有任何可靠的攻击RSA算法的方式。只要其钥匙的长度足够长，用RSA加密的信息实际上是不可能被破解的。

由于进行的是大数计算，涉及到指数运算，所以速度会比较慢。这可以查看相关资料。

参考：https://blog.youkuaiyun.com/优快云_so_nice/article/details/52451317

参考：https://www.cnblogs.com/xinzhao/p/4949344.html
参考：https://blog.youkuaiyun.com/wm_1991/article/details/51954571
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