理解HTTPS(1) -- 初识

前言

在探究HTTPS前首先要了解这个协议的存在到底是为了解决什么问题，都知道HTTPS比HTTP安全，安全又体现在哪里呢？其实，HTTPS主要解决了加密密钥传输的安全问题。也就是说，对于数据的加密，还是采用对称加密，即加密和解密都是使用的一个密钥。但是这个密钥如何安全地让客户端和服务端都知道呢？这就需要引入HTTPS来保证密钥传输的安全性。
举个例子，把A把重要的资料放在一个只能用钥匙打开的迷你保险柜里，通过快递寄给B（相当于数据加密传输），这个过程中，即使快递寄丢了，别人也打不开保险柜，拿不到资料，但问题是B如何拿到保险柜的钥匙？也直接用快递吗？显然不行，万一钥匙寄丢了，岂不是酿成大错。所以必须解决钥匙安全传输的问题。

1.HTTP协议简介

HTTP（HyperText Transfer Protocol）是一种位于网络模型最上层（应用层）的超文本传输协议，所有的www文件都必须遵守这个协议。

2.HTTP协议的优点

HTTP协议的主要优点是：
1.简单灵活，可以传输任意数据类型的数据。
2.协议简单，传输速度快。
3.无连接、无状态，消耗的资源很少。

3.HTTP协议的缺点

1.正是由于HTTP的简单灵活的特点，导致了它的一个最大的缺点——明文传输。即数据的传输是明文的，无法保证传输过程的安全性，其内容很有可能被窃听。
2.不验证连接方的身份，有可能在传输途中被劫持，从而实现伪装，威胁安全。特别是涉及到资金交易的平台，要是单纯使用HTTP协议来传输数据，是无法保证资金安全的。

3.SSL

3.1 简介

SSL协议是 NetScape 公司于 1994 年提出的一个信息加密传输协议，其主要特点有3个：
1.在传输数据开始前，通讯双方会进行身份认证，确保数据的目的地和始发地正确。
2.对传输的数据进行加密，防止传输途中被别人窥看数据真实内容。
3.对传输数据进行一定的封装，用于保证数据的完整性。

它是建立在应用层和传输层之间的一种协议。

3.2加密技术

加密技术一般分为对称加密和非对称加密。
所谓对称加密，就是加密与解密的密钥是相同的，一旦密钥被泄露，加密的内容就可以被轻松解密。
而非对称加密中，服务器会生成一对密钥：公钥和私钥。这时，加密与解密的密钥是不相同的，如果加密用公钥，则解密必须用私钥。反之，加密用私钥，解密就必须用公钥。
结合客户端与服务器的场景，如果客户端想要向服务器传输数据，应该分为以下3步：

1.服务端———（公钥）—————>客户端
2.客户端—（用公钥加密的数据）—>服务端
3.服务端收到加密的数据，用私钥解密。

（首先应该是服务器把它的公钥发送给客户端，客户端再用公钥加密数据传递给服务端，最后服务端再用私钥解密数据）

4.HTTPS的简介

HTTPS就是HTTP与SSL的联合使用，用来解决HTTP协议存在的安全问题。即：
HTTPS = HTTP + SSL（TSL）（身份认证，数据加密，数据完整性保护）

5.HTTPS的工作流程

5.1 通俗的说法

结合前言里提到的快递资料的问题，HTTPS的整体流程如下：

具体步骤也很好理解：
1.首先B会向权威机构申请到证书（下面会说到为何要引入证书），证书中包含了B的公钥，并用权威机构的私钥加密证书，之后快递给A。
2.然后A再用权威机构的公钥（公钥是公开的，A会提前内置）去解密证书，拿到B的公钥。
3.之后A再用B的公钥加密A生成的密钥，并快递给B。
4.再然后B就用自己的私钥去解密得到A生成的密钥。
整个过程走下来A和B双方都有私钥了。这样一来A再把保险柜快递给B，B就能打开了。

纵观整个过程，即使快递中途寄丢，最重要的资料和密钥也不会被破解出来，这正是HTTPS的作用。

5.2 专业的说法

首先看一下传递密钥的流程：

HTTPS采用对称加密和非对称加密两者并用的混合加密机制，在交换密钥环节（图中1-5步）使用非对称加密方式，之后的建立通信交换报文阶段则使用对称加密方式。
这里需要注意的是证书的作用，证书是为了保证传输的公钥不被劫持修改，简单来说就是如果不使用证书，服务器传递给客户端的公钥有可能被黑客劫持，然后换成黑客自己的公钥，之后客户端用就会使用黑客的公钥加密密钥，这样一来黑客就切取到了密钥。就如同下图的过程：

那么证书是如何保证公钥不被劫持的呢？
其实数字证书中除了包含加密之后的服务器公钥外，还包含了权威机构的信息（属于明文信息）和证书内容的签名(先通过Hash函数计算明文信息，得到证书数字摘要，然后用权威机构私钥加密数字摘要得到数字签名)。

这样一来，客户端收到证书之后：只需先通过CA的公钥解密数字签名，得到摘要AA，再用HASH函数计算证书的明文信息，得到另一个摘要AA’，若AA与AA’是完全吻合的（如果公钥被黑客替换，AA和AA’将会不一样），则证明证书没有被劫持调包，从而保证了传输的安全。
还有一点就是，CA的公钥应该是最开始内置到客户端中的，不需要传递，所以，CA的公钥一定是安全的。

至此，对于HTTPS的工作流程就有了一个清晰的认识，下一篇文章将分析HTTPS在Android中的应用。