梳理一下HTTPS

最近经历了一波波的面试，也遭遇了一波波的虐心，没错我就是这么菜……，但收获也是很大的，起码扫荡了近半年来心里的迷茫，成长蛮多的。嗯……废话好像讲多了，从这篇开始讲解面试中遇到了一些有意思的事情，现在进入主题，理解HTTPS

什么是HTTPS？

可以这么来说

HTTPS协议 = HTTP协议 + SSL/TLS协议

也就是说HTTPS本质上用来传输的还是HTTP协议，不同的点（也是特别的）在于在经过应用层的HTTP协议之后，还在另一层做了SSL/TLS套接，将传输的报文进行加密/解密，用以确保安全性，下图助于理解 HTTPS

为什么要用HTTPS？

这个比较好理解，最终目的就一个——安全。谁都不想自己的信息轻易被人拦截，也不想自己请求的网页被人篡改甚至加一些不知名的小广告。而传统的HTTP协议是以明文进行传输的，明文的意思就是不加密，在传输过程中很容易就被中间服务器或路由拦截、篡改数据包，这就导致了我上面举例的两种情况的发生。总结来讲使用HTTP协议有以下缺点：

• 容易被拦截数据包，导致一些私密信息泄露，如账号密码等。
• 容易被篡改数据包，如被插入一些广告，嗯……深有体会。
  所以，现在的应用都比较推崇使用HTTPS，如PWA、微信小程序等会强制性的要求使用

怎么确保安全性？

上面哔哔了那么多，无非就为了说明HTTPS的安全性很牛，那么问题来了，怎么确保安全性呢？如果像我一样笼统的讲什么SSL/TLS套接层啦、加密解密啦就显得太肤浅了，继续问下去就会被发现装的X无所遁形，原形毕露（是的，我一片空白的尴尬），接下来就好好讲讲是怎么一步步确保安全性的。

对称加密算法

对称加密算法很简单，加密/解密双方只要拥有同一秘钥即可完成加密/解密的过程。这个算法比较符合我们常见的思维，日常生活中房东和我都有同一把锁的钥匙，我们都可以对我的房子进行上锁和解锁（当然，房东不可以私自进入我的领地）。经过对称加密算法后，只有拥有同一秘钥的才能对信息加解密，确保了一定的安全性，但这里也引发了另一个问题，秘钥如何传输？秘钥需要传输才能使双方进行通信，但秘钥的传输如果用明文则很容易被人截取，用加密吗？似乎陷入了一个死循环，但大牛们想出了以下算法

非对称加密算法

一般讲非对称加密算法指的都是RSA，RSA算法基于一个简单的数理理论：

将两个大素数相乘十分容易，但是想要对其乘积进行因式分解却极其困难，因此可以将乘积公开作为加密密钥

通过RSA算法可以得出下面的规则，通讯的双方各有一套公钥和私钥，同一套公钥和私钥中公钥的加密需要私钥才能解密，私钥的加密需要公钥才能解密。举个例子，A把自己的公钥公开，B拿到了A的公钥，然后用A的公钥加密数据包发送回给A，A再用自己的私钥解密就得到了明文。在这个过程中任何第三方拦截了信息都没法破解，有了这个算法之后安全性就有了保障。

非对称加密算法

嗯……这里有个需要注意的地方，非对称加密算法的加密/解密时间会比较长（相对来讲），所以不能用于数据量较大的信息传递，所以直接传要发送的数据信息是不行的，只能用于对称算法秘钥的传递。

不完美——中间人攻击

嗯，一山还有一山高，非对称加密算法够绝了，但有人想出更绝的方法——中间人攻击。通过上面的描述，我们知道非对称加密中双方的公钥都是公开的，并没有任何证据可以证明公钥属于A还是B，这个时候中间人M出现了，M采取了某些手段在A和B通信过程中成为中间人。在A向B通信的时候，A要拿到B的公钥加密信息，这个时候中间人M谎称自己的公钥是B的公钥，于是A拿M的公钥加密了信息传递出去，这时候M拿到了信息并用自己的私钥解密信息，随后再用B的公钥加密发送给了B。在这个过程中A和B以为通信绝对安全，但实际上早就被M拿到了信息明文，整个过程堪称完美。至于M是如何中间人的，实际上是另外一个安全问题了。这里的关键是只要M让A相信公钥是B的，就可以做中间人攻击。

中间人攻击

CA——第三方认证机构

为了让中间人M不再得逞，就需要解决一个问题——证明公钥属于谁，于是出现了第三方认证机构。第三方认证机构要做的事情简单来讲就一个，确保A拿到的公钥真正属于B，而非其它浑水摸鱼的中间人M。至于CA要怎么做，就涉及到另一个概念——数字证书。
讲数字证书前我们先来讲讲日常生活中的普通证书，普通证书的作用就是证明，比如身份证证明公民身份、CET-4证书证明英语能力（好吧我没有）。而产生这些证书的条件就是通过登记个人信息或通过某项测试，第三方权威部门将信息证明无误后盖个章、录入系统之类的，这就算认证过了，然后个人就可以用这个证书从事各类证明活动。
数字证书同理，不过与现实世界不同的是，在互联网上完成一个完整的验证过程，要考虑的事情会更多一些。举例以下几个方面：

• 如何知道机构是可信任的？现实生活中如何知道某个机构是否可信任呢？答案是向政府部门咨询。而在互联网中，就需要向顶级最具有公信力的CA认证了，只要是这个CA颁发的证书就是可信任的，这就可以作为根证书。依托根证书的可信任度，其它中间机构向顶级CA申请了中间CA证书，就这样一层层下来，最终个人CA向上级某一CA申请的证书就是最终的终端普通数字证书，整个签发关系就叫证书链
• 如何证书是否伪造？嗯……前面说到现实生活中的盖章认证问题，那么万一盖章都被伪造了咋整？现实中可以在已经被认证的第三方机构中查询相关信息确定，而互联网中则需要一个类似的查询验证过程——数字签名。为了对证书进行验证，确保这个签名是来自可信任的CA，CA在数字证书中留下一个数字签名。该数字签名是CA用自己的私钥对B的个人信息进行非对称加密所得到的，当A得到B提供的数字证书，B也同时得到了A的个人信息和数字签名，然后用CA提供的公钥对数字签名进行解密，再拿其和A的个人信息进行比对，如果一样则证明该数字证书是CA认证过的。
• 摘要算法。上面的问题引发了新的问题，非对称加密生成数字签名以及解密数字签名很耗时，当个人信息很多时性能就会下降，用时也会较多。那么有没有解决的办法呢？答案是有的——摘要算法。摘要算法的作用顾名思义就是取出原文中精简过的部分，它可将任意大小的原文信息加密并摘要成固定长度的简短密文，意思就是对于不同的原文信息，采用同一摘要算法可以得到同一长度的密文。依靠此算法就可以解决个人信息过大导致的时间过长问题。

一次完整的HTTPS通信

HTTPS通信