Https基础知识与开发过程中的常见坑点

一.http与https

1. Http(HyperText Transfer Protocol 超文本传输协议)，是互联网上使用最广泛的一种协议，所有WWW文件必须遵循的标准。HTTP协议传输的数据都是未加密的，也就是明文的，因此使用HTTP协议传输隐私信息非常不安全。使用TCP端口默认为80

2. Https (Hyper Text Transfer Protocol over Secure Socket Layer 安全的超文本传输协议)，网景公式设计了SSL(Secure Sockets Layer)协议用于对Http协议传输的数据进行加密，保证会话过程中的安全性。使用TCP端口默认为443

二. 对称加密和非对称加密

1. 对称加密
   对称加密指的就是加密和解密使用同一个秘钥，所以叫做对称加密。对称加密只有一个秘钥，作为私钥。 常见的对称加密算法：DES，AES，3DES等等。

2. 非对称加密
   非对称加密指的是：加密和解密使用不同的秘钥，一把作为公开的公钥，另一把作为私钥。公钥加密的信息，只有私钥才能解密。私钥加密的信息，只有公钥才能解密。 常见的非对称加密算法：RSA，ECC

三. SSL协议加密方式

SSL协议即用到了对称加密也用到了非对称加密，在建立传输链路时，SSL首先对对称加密的密钥使用非对称加密的公钥进行加密，链路建立好之后，SSL对传输内容使用对称加密的秘钥进行加密。选择两种加密方式，是根据这两种加密方式的特点决定的。

对称加密：速度高，可加密内容较大，用来加密会话过程中的消息

非对称加密：加密速度较慢，但能提供更好的身份认证技术，用来加密对称加密的密钥

四. https认证方式

https的认证方式有两种，单向认证和双向认证。

1. 单向认证

   
   单向认证图.jpg

 1. 客户端向服务端发送SSL协议版本号、加密算法种类、随机数等信息。
 2. 服务端给客户端返回SSL协议版本号、加密算法种类、随机数等信息，同时也返回服务器端的证书，即公钥证书
 3. 客户端使用服务端返回的信息验证服务器的合法性，包括：
     1. 证书是否过期
     2. 发型服务器证书的CA是否可靠
     3. 返回的公钥是否能正确解开返回证书中的数字签名
     4. 服务器证书上的域名是否和服务器的实际域名相匹配
     验证通过后，将继续进行通信，否则，终止通信
4. 客户端向服务端发送自己所能支持的对称加密方案，供服务器端进行选择
5. 服务器端在客户端提供的加密方案中选择加密程度最高的加密方式。
6. 服务器将选择好的加密方案通过明文方式返回给客户端
7. 客户端接收到服务端返回的加密方式后，使用该加密方式生成产生随机码，用作通信过程中对称加密的密钥，使用服务端返回的公钥进行加密，将加密后的随机码发送至服务器
8. 服务器收到客户端返回的加密信息后，使用自己的私钥进行解密，获取对称加密密钥。 
在接下来的会话中，服务器和客户端将会使用该密码进行对称加密，保证通信过程中信息的安全。

2. 双向认证
   双向认证和单向认证原理基本差不多，只是除了客户端需要认证服务端以外，增加了服务端对客户端的认证，具体过程如下：

   
   双向认证图.jpg

1. 客户端向服务端发送SSL协议版本号、加密算法种类、随机数等信息。
2. 服务端给客户端返回SSL协议版本号、加密算法种类、随机数等信息，同时也返回服务器端的证书，即公钥证书
3. 客户端使用服务端返回的信息验证服务器的合法性，包括：
       1. 证书是否过期
       2. 发型服务器证书的CA是否可靠
       3. 返回的公钥是否能正确解开返回证书中的数字签名
       4. 服务器证书上的域名是否和服务器的实际域名相匹配
       验证通过后，将继续进行通信，否则，终止通信
4. 服务端要求客户端发送客户端的证书，客户端会将自己的证书发送至服务端
5. 验证客户端的证书，通过验证后，会获得客户端的公钥
6. 客户端向服务端发送自己所能支持的对称加密方案，供服务器端进行选择
7. 服务器端在客户端提供的加密方案中选择加密程度最高的加密方式
8. 将加密方案通过使用之前获取到的公钥进行加密，返回给客户端
9. 客户端收到服务端返回的加密方案密文后，使用自己的私钥进行解密，获取具体加密方式，而后，产生该加密方式的随机码，用作加密过程中的密钥，使用之前从服务端证书中获取到的公钥进行加密后，发送给服务端
10. 服务端收到客户端发送的消息后，使用自己的私钥进行解密，获取对称加密的密钥，在接下来的会话中，服务器和客户端将会使用该密码进行对称加密，保证通信过程中信息的安全。

特别说明：上文的很大的内容都是源自Https单向认证和双向认证一文，感觉写的很易懂，就摘抄过来，然后部分添加上自己的补充说明。再次向原作者致敬，尊重别人的劳动成果，从我做起！

五.开发常见问题

1. 为什么https要有两种认证方式？

   这个问题主要看应用场景，单向认证是客户端认证，主要适用于一些对外的网站，他们的目的主要是数据加密，安全传输，而不需要验证客户端的身份。而双向认证是客户端和服务端的双向认证，使用场景是企业级的应用对接，也就是说某些企业的接口是定向的，需要授权，所以多了一步服务端的验证，这是两种方式存在的根本区别和使用场景。

2. 对于单向认证的接口，调用时报握手失败,主要是服务器端使用了未被信任的证书，所以在客户端的验证通不过，这时候我们可以设置http client为不验证证书的状态，下面我们以okhttp为例

private static OkHttpClient getUnsafeOkHttpClient() {
        try {
            // Create a trust manager that does not validate certificate chains
            final TrustManager[] trustAllCerts = new TrustManager[]{
                    new X509TrustManager() {
                        @Override
                        public void checkClientTrusted(java.security.cert.X509Certificate[] chain, String authType) throws CertificateException {
                        }

                        @Override
                        public void checkServerTrusted(java.security.cert.X509Certificate[] chain, String authType) throws CertificateException {
                        }

                        @Override
                        public java.security.cert.X509Certificate[] getAcceptedIssuers() {
                            return new java.security.cert.X509Certificate[]{};
                        }
                    }
            };

            // Install the all-trusting trust manager
            final SSLContext sslContext = SSLContext.getInstance("SSL");
            sslContext.init(null, trustAllCerts, new java.security.SecureRandom());
            // Create an ssl socket factory with our all-trusting manager
            final SSLSocketFactory sslSocketFactory = sslContext.getSocketFactory();

            OkHttpClient.Builder builder = new OkHttpClient.Builder();
            builder.sslSocketFactory(sslSocketFactory);
            builder.hostnameVerifier(new HostnameVerifier() {
                @Override
                public boolean verify(String s, SSLSession sslSession) {
                    return true;
                }
            });

            builder.connectTimeout(60, TimeUnit.SECONDS)
                    .readTimeout(65, TimeUnit.SECONDS).build();

            OkHttpClient okHttpClient = builder.build();
            return okHttpClient;
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

这里面主要关注两个点，SSLSocketFactory与HostnameVerifier的设置，SSLSocketFactory，这个东西就是用来管理证书和信任证书的，HostnameVerifier用来解决我们的请求证书和服务器的证书不一致的问题的。

3. 如果是双向验证，设置上面的忽略证书还是不能用的，因为即使客户端不验证了，你也还是逃不过服务端的验证，这时候没办法，我们必须带上正确的keystore，一般是企业直接给到keystore文件和密码。要在发送https请求的时候带上这两个，也有两种方法，一种是设置全局变量

System.setProperty("javax.net.ssl.trustStore", "keystore文件的路径");
System.setProperty("javax.net.ssl.trustStorePassword", "keystore密码");
System.setProperty("javax.net.ssl.keyStoreType", "JKS");
System.setProperty("javax.net.ssl.keyStore", "keystore文件的路径");
System.setProperty("javax.net.ssl.keyStorePassword", "keystore密码");

这种方法是设置全局的，弊端很明显，所有涉及到https的请求都会使用上述配置，必定会引起“打架”，造成一方不能正确使用，不可取。当然我们很有第二种方式，http client中携带上述信息

public static OkHttpClient getHttpsHttpClient(InputStream keyStoreInputStream, String keyStorePsd, int timeout) {
        return new OkHttpClient.Builder().sslSocketFactory(buildSSLSocketFactory(keyStoreInputStream, keyStorePsd))
                .connectTimeout(timeout, TimeUnit.SECONDS)
                .readTimeout(timeout, TimeUnit.SECONDS).build();
    }

    private static SSLSocketFactory buildSSLSocketFactory(InputStream keyStoreInputStream, String keyStorePsd) {
        try {
            KeyStore clientKeyStore = KeyStore.getInstance(KeyStore.getDefaultType());
            clientKeyStore.load(keyStoreInputStream, keyStorePsd.toCharArray());
            TrustManagerFactory trustManagerFactory = TrustManagerFactory.getInstance(TrustManagerFactory.getDefaultAlgorithm());
            trustManagerFactory.init(clientKeyStore);
            SSLContext sslContext = SSLContext.getInstance("TLS");
            KeyManagerFactory keyManagerFactory = KeyManagerFactory.getInstance(KeyManagerFactory.getDefaultAlgorithm());
            keyManagerFactory.init(clientKeyStore, keyStorePsd.toCharArray());
            sslContext.init(keyManagerFactory.getKeyManagers(), trustManagerFactory.getTrustManagers(), new SecureRandom());
            return sslContext.getSocketFactory();
        } catch (Exception e) {
            logger.error("创建SSLSocketFactory失败，e:{}", e);
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

keyStoreInputStream是keyStore文件的文件流，keyStorePsd就是密码，这样我们将https请求的影响范围缩短到这个client中，就不会相互影响了。

参考文章

1. 对称加密与非对称加密，以及RSA的原理
2. Https单向认证和双向认证
3. okhttp3.0忽略https证书
4. okHttp框架的介绍 和关于https的自定义签名证书的问题