HTTPS介绍：一文带你了解什么是HTTPS

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前言： 

随着互联网的快速发展，网络安全问题日益凸显。在互联网上传输敏感信息、进行在线交易和共享个人数据时，确保数据的安全性和隐私保护成为了至关重要的任务。为了解决这些问题，HTTPS（超文本传输安全协议）应运而生，成为了保护网络通信的重要一环。

HTTPS是HTTP协议的安全版本，通过使用SSL（安全套接层）或TLS（传输层安全）协议加密通信，为数据传输提供了保密性、完整性和身份认证。与传统的HTTP相比，HTTPS能够防止敏感信息被窃取、篡改和劫持，为用户和网站提供了更安全可靠的通信方式。

本文将全面介绍HTTPS的工作原理、加密算法、证书机制以及在网络安全中的重要作用。我们将深入探讨HTTPS对数据隐私和安全性的保护，以及为何在当今互联网时代，使用HTTPS成为了现代网站和应用的标准要求

而在前面我们已经介绍了HTTP，文章链接为：https://blog.csdn.net/fckbb/article/details/132515997

感兴趣的小伙伴可以看一看，此外如果你对HTTP不了解的话，也是需要看一看的。因为从本质上来讲HTTPS本质上就是在HTTP的基础上用TLS和SSL进行加密。

目录

前言： 

HTTPS的工作流程：

对称加密与非对称加密：

对称加密和非对称加密的比较：

常用两种加密协议： 

SSL协议：

TLS协议：

证书的作用：

总结：

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HTTPS的工作流程：

1. 客户端发起连接请求：客户端（通常是浏览器）向服务器发送一个安全连接请求，使用HTTPS的URL或点击HTTPS链接触发。

2. 服务器证书发送：服务器收到请求后，将自己的数字证书发送给客户端。证书中包含了服务器的公钥、数字签名和其他相关信息。

3. 客户端验证证书：浏览器接收到服务器证书后，会进行一系列的验证步骤，包括验证证书是否由受信任的证书颁发机构签发，以及证书中的域名是否与目标服务器的域名相匹配。如果验证通过，客户端可以确定所连接的服务器是可信的。

4. 密钥协商：一旦服务器证书被验证通过，客户端会生成一个随机的对称密钥，用于后续的数据加密和解密。该对称密钥通过服务器证书中的公钥进行加密，并发送给服务器。

5. 通信加密：服务器使用其私钥解密客户端发送的对称密钥，并与客户端之间建立起一个加密的安全通道。从此之后，客户端和服务器之间的数据传输都会在此加密通道中进行，保证数据的机密性。

6. 安全数据传输：在建立了安全通道后，客户端和服务器可以安全地传输数据了。数据在发送前，会使用对称密钥对数据进行加密，然后在接收端使用相同的对称密钥解密。

7. 完整性检查：为了确保数据在传输过程中没有被篡改，HTTPS使用消息摘要函数进行完整性检查。接收方会对接收到的数据进行校验，并比对校验结果与发送方计算的结果是否相同。

通过上述流程，HTTPS保证了在传输过程中的数据加密、身份认证和完整性保护，提供了更安全可靠的网络通信。这使得敏感信息的传输、交易和共享在更加安全的环境下进行。

也就是说：我们介绍HTTPS，更多是在介绍后面这个S，也就是对HTTP的加密方式

再介绍HTTPS的加密方式之前，我们先来学习两个最基础的加密方式：对称加密和非对称加密

对称加密与非对称加密：

当涉及到数据的加密和解密时，对称加密算法和非对称加密算法是两种常见的加密方法。以下是对这两种加密算法的详细介绍，并附带例子说明：

1. 对称加密：
    对称加密算法使用相同的密钥进行加密和解密。这意味着发送方和接收方在通信之前需要共享同一个密钥。
   示例：假设Alice想要向Bob发送一条加密消息。他们之间约定使用AES（Advanced Encryption Standard）算法进行加密。他们共享的密钥是"SecretKey123"。Alice使用该密钥将消息加密后发送给Bob，Bob收到后使用相同的密钥解密并读取消息。

2. 非对称加密：
   非对称加密算法使用一对密钥，分别是公钥和私钥。公钥可以公开给任何人使用，而私钥则应保密且只有密钥的持有者才能访问。
   示例：Bob生成一对公钥和私钥。他将公钥发送给Alice，而私钥保留在自己手中。Alice想要向Bob发送一个加密文件。她使用Bob的公钥对文件进行加密，然后将加密后的文件发送给Bob。只有Bob才能使用他的私钥进行解密并读取文件。

对称加密和非对称加密的比较：

对称加密算法在加密和解密过程中使用相同的密钥，速度较快，但需要事先共享密钥，导致密钥管理的复杂性。
非对称加密算法使用不同的密钥进行加密和解密，提供更好的安全性和身份验证，但速度较慢。
一种常见的方式是在通信开始时使用非对称加密算法来安全地交换对称密钥，然后使用对称加密算法进行实际的数据传输。 

好的，在了解了两种加密方式后，我们来学习目前主流的两种加密协议：SSL与TLS

常用两种加密协议： 

SSL协议：

SSL（Secure Sockets Layer）是一种用于加密和确保通信安全的协议。它位于传输层和应用层之间，可在客户端和服务器之间建立安全的通信渠道。下面是对SSL的详细介绍：

1. SSL的作用：

   • SSL的主要目的是提供机密性、完整性和身份认证，以保护在网络上传输的数据。
   • SSL可以防止敏感信息（如登录凭据、支付信息等）在传输过程中被窃取或篡改，保护用户的隐私和数据安全。

2. SSL的通信过程：

   • 客户端发起与服务器的连接请求，并提供支持的加密算法和协议版本。
   • 服务器响应，返回服务器证书和支持的加密算法和协议版本。
   • 客户端验证服务器证书的真实性，并使用服务器的公钥加密一种称为“预主密钥”的随机生成的对称密钥。
   • 服务器使用私钥解密预主密钥，并用该密钥建立对称加密的安全连接。
   • 之后，客户端和服务器之间的通信将使用对称密钥进行加密和解密。

3. SSL的实现：

   • SSL在传输层使用TCP/IP协议进行实现，基于握手协议和记录协议的交换。
   • 握手协议用于建立安全通信，并协商加密算法、协议版本和秘密密钥。
   • 记录协议用于加密和解密实际的数据传输，以确保数据的机密性和完整性。

4. 商业SSL证书和自签名证书：

   • 商业SSL证书是由受信任的第三方机构（证书颁发机构，CA）签发的证书，用于验证服务器的身份。这些证书是有权威机构认证的，通常需要购买和维护。
   • 自签名证书是由服务器自己生成和签名的证书。虽然它们可以提供加密和安全性，但客户端无法验证其真实性，因此在生产环境中不常用。

5. SSL的演进和TLS的取代：

   • SSL有多个版本（SSLv1、SSLv2、SSLv3），但由于安全漏洞的存在，较早的版本已逐渐被废弃。
   • TLS（Transport Layer Security）是SSL的继任者，TLS v1.0到v1.3是目前主要使用的版本。TLS保持了与SSL兼容的握手过程，并提供了更强的安全性和改进的加密算法。

总结：SSL是一种用于加密和确保通信安全的协议。它通过握手协议和记录协议建立安全通信，并提供机密性、完整性和身份认证。随着TLS的发展和演进，SSL的最新版本（TLS v1.3）提供了更高的安全性和性能，成为保护Web通信的主流协议。

TLS协议：

TLS是一种用于加密和确保通信安全的协议。它被广泛应用于Web通信，包括HTTPS、SMTPS和FTPS等协议。下面是对TLS的详细介绍：

1. TLS的作用：

   • TLS的主要目的是提供数据的机密性、完整性和身份验证，以保护在网络传输的数据。
   • TLS可以防止敏感信息在传输过程中被窃取、窥视或篡改，确保用户的隐私和数据安全。

2. TLS的通信过程：

   • TLS通信过程包括握手、密钥交换和安全数据传输阶段。
   • 握手阶段：客户端和服务器进行协商，选择加密算法、密钥长度和其他参数。然后交换数字证书以进行身份验证，验证服务器的真实性。
   • 密钥交换阶段：使用非对称加密算法（如RSA或Diffie-Hellman）进行密钥协商和交换。生成临时密钥用于后续的对称加密。
   • 安全数据传输阶段：使用对称加密算法（如AES）对数据进行加密和解密，确保数据机密性和完整性。

3. TLS的版本：

   • TLS有多个版本，包括TLS v1.0、TLS v1.1、TLS v1.2和TLS v1.3。
   • 每个版本都有不同的特性和改进，提供更强的安全性和性能。较旧的TLS版本可能容易受到一些安全漏洞的影响，因此推荐使用TLS v1.2或更高版本。

4. TLS证书：

   • TLS使用X.509数字证书来对服务器进行身份验证。
   • 数字证书是由受信任的证书颁发机构（CA）签发的，用于验证服务器的真实性。
   • 数字证书包含了服务器的公钥和其他信息，并由CA使用其私钥进行签名，以确保证书的真实性。

5. TLS的发展：

   • TLS是SSL的后续版本，旨在解决SSL存在的安全问题。
   • TLS v1.3是最新的TLS版本，提供了更强的安全性、更快的握手过程和更好的性能。

由于目前TLS已经成了HTTPS加密的主流协议，因此我们在这里再详细介绍一下TLS的握手过程：

1. 客户端发起连接请求：

   • 客户端发送一个ClientHello消息给服务器，其中包含支持的TLS版本号、加密套件列表和随机数等信息。

2. 服务器回应：

   • 服务器收到ClientHello后，发送一个ServerHello消息给客户端，其中包含服务器选择的TLS版本号、加密套件和随机数等信息。
   • 服务器还将发送包含服务器的公钥（或证书链）的Certificate消息，用于客户端验证服务器的身份。

3. 客户端验证服务器证书：

   • 客户端使用预先安装的根证书或可信任的CA列表来验证服务器证书的真实性。
   • 如果证书验证成功，客户端将继续TLS握手过程；否则，会出现证书错误的警告或错误消息。

4. 密钥交换和加密配置：

   • 客户端生成一个随机的pre-master secret密钥，并使用服务器的公钥来加密它。
   • 客户端发送一个包含encrypted pre-master secret的ClientKeyExchange消息给服务器。
   • 服务器使用私钥解密并获得pre-master secret。

5. 生成加密密钥：

   • 客户端和服务器使用客户端随机数、服务器随机数以及pre-master secret来生成主密钥。
   • 主密钥进一步用于生成会话密钥和加密密钥。

6. 握手完成：

   • 双方发送Finished消息以确认握手过程完成。
   • 握手完成后，客户端和服务器使用协商好的加密密钥来加密和解密数据，实现安全的通信。

整个TLS握手过程旨在确保双方能够建立安全的通信通道，并协商好用于加密和解密数据的密钥。这样可以保护数据的机密性、完整性和身份验证，从而提供安全的通信环境。

总结：TLS是一种用于加密和保护通信安全的协议。通过握手协议和密钥交换机制，TLS提供了数据的机密性、完整性和身份验证。TLS的不同版本提供了改进和增强的功能，而TLS v1.3是目前广泛采用的版本，提供了更强的安全性和性能。 

证书的作用：

在HTTPS（Hypertext Transfer Protocol Secure）中，证书是用于建立安全连接和验证服务器身份的关键组成部分。下面是对HTTPS中证书的详细介绍：

1. 证书的目的：

   • 证书的主要目的是验证服务器的身份，并确保在客户端和服务器之间建立安全的通信渠道。
   • HTTPS使用证书来加密和保护数据的机密性、完整性和身份验证。

2. 数字证书的组成：

   • 数字证书是由可信任的第三方机构（证书颁发机构，CA）签发的，其包含以下主要组成部分：
     • 公钥：该公钥用于加密数据，客户端使用它来加密发送给服务器的数据。
     • 所有者信息：包括证书的所有者名称（通常是域名）和其他相关信息，用于确定证书所属的实体。
     • CA签名：由CA使用私钥对证书信息进行签名，以确保证书的真实性和完整性。

3. 证书的验证过程：

   • 当客户端通过浏览器访问一个使用HTTPS的网站时，服务器会将其证书发送给客户端。
   • 客户端的浏览器会验证证书的真实性，包括以下步骤：
     • 检查证书的签名机构是否是受信任的CA。
     • 检查证书的有效期，确保证书没有过期。
     • 检查证书的域名是否与用户访问的域名匹配，以防止中间人攻击。

4. 信任链和根证书：

   • 浏览器内置了一组根证书，这些根证书属于可信任的CA。当浏览器接收到证书时，会检查签名机构是否属于其信任链中的任何一个。
   • 如果证书是通过由可信任的根证书签名的，浏览器将认为证书是受信任的，通信将继续进行。

5. 证书的更新和吊销：

   • 证书是有有效期的，因此需要定期更新。浏览器会检查证书的有效期来确保证书的有效性。
   • 如果证书的私钥泄露或存在其他安全问题，CA可以吊销证书并将其列入证书吊销列表（Certificate Revocation List，CRL）中。

通过使用证书验证，HTTPS确保了服务器身份的验证和通信的安全性。这种安全机制使得用户可以放心地在互联网上进行敏感信息的传输，如登录凭据、支付信息等。有效的证书和信任的CA对于HTTPS的安全运行至关重要。

总结：

在这篇文章中，我们介绍了HTTPS（Hypertext Transfer Protocol Secure）的重要性和工作原理。HTTPS通过使用TLS（Transport Layer Security）协议来确保通信的安全性和隐私保护。总结一下，HTTPS的关键点如下：

首先，HTTPS使用数字证书来验证网站的身份，确保你与网站之间建立的是安全连接。证书由受信任的证书颁发机构（CA）签发，这增加了用户对网站真实性的信任。

其次，HTTPS使用加密算法来加密数据传输，保护用户的个人信息和敏感数据不被未经授权的访问者窃取。这种加密保护使得攻击者无法窃听、篡改或伪造数据。

最后，通过HTTP和TLS的结合，HTTPS为用户提供了更安全的网上体验。无论是网上购物、银行转账还是登录社交媒体，HTTPS可以确保用户的数据在传输过程中得到保护。

总之，HTTPS在保护用户隐私和数据完整性方面扮演着重要角色。随着网络威胁的不断增加，采用HTTPS成为互联网通信的标准，以确保用户能够安全地进行在线交流和数据传输。

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