http和https详解

273 阅读10分钟

HTTP与HTTPS介绍

HTTP协议是超文本传输协议,是一种使用明文数据传输的网络协议。一直以来HTTP协议都是最主流的网页协议,HTTP协议被用于在Web浏览器和网站服务器之间传递信息。以明文的方式发送内容、不提供任何方式的数据加密,如果攻击者截取了web浏览器和网站服务器之间的传输报文,就可以直接读懂其他的信息。

HTTPS是超文本传输安全协议:可以理解为HTTP+SSL/TLS, 即 HTTP 下加入 SSL 层,HTTPS 的安全基础是 SSL,因此加密的详细内容就需要 SSL,用于安全的 HTTP 数据传输。HTTPS协议基于TLS/SSL协议加密进行TCP传输 进行了加密,拿到的是密文。传输端口为443。

为了数据传输的安全,HTTPS协议在HTTP的基础之上加入了SSL、TLS协议,SSL/TLS协议依靠证书来验证服务器的身份,并且为浏览器和服务器之间的通信加密。HTTP协议可以理解为HTTP协议的升级,就是在HTTP的基础之上增加了数据加密。对数据进行加密,然后再发送到服务器。这样就算数据被第三者截获,但是由于数据是加密的,所以你的个人信息仍然是安全的。

http和https的区别

1、https协议需要到CA申请证书,一般免费证书较少,因而需要一定费用。

2、http是超文本传输协议,信息是明文传输,https则是具有安全性的ssl/tls加密传输协议。

3、http和https使用的是完全不同的连接方式,用的端口也不一样,前者是80,后者是443。

4、http的连接很简单,是无状态的;HTTPS协议是由SSL/TLS+HTTP协议构建的可进行加密传输、身份认证的网络协议,比http协议安全。

image.png

image.png

https的通信步骤

(1)客户使用https的URL访问Web服务器,要求与Web服务器建立SSL连接。

(2)Web服务器收到客户端请求后,会将网站的证书信息(证书中包含公钥)传送一份给客户端。

(3)客户端的浏览器与Web服务器开始协商SSL/TLS连接的安全等级,也就是信息加密的等级。

(4)客户端的浏览器根据双方同意的安全等级,建立会话密钥,然后利用网站的公钥将会话密钥加密,并传送给网站。

(5)Web服务器利用自己的私钥解密出会话密钥。

(6)Web服务器利用会话密钥加密与客户端之间的通信。

https的加密顺序

第一层: HTTPS本质上是为了实现加密通信,在密钥交换完成后,客户端和服务器会生成一个共享的会话密钥。这个会话密钥用于后续的加密和解密操作。双方使用这个会话密钥,通过对称加密算法(如AES)对传输的数据进行加密和解密,确保数据在传输过程中的安全性。

但是,无论这个最初的秘钥是由客户端传给服务端,还是服务端传给客户端,都是明文传输,中间人都可以知道。那就让这个过程变成密文就好了呗,而且还得是中间人解不开的密文。

第二层使用 非对称加密 加密客户端与服务端协商生成对称秘钥之前

在HTTPS的握手阶段,服务器会将其公钥发送给客户端。这个公钥用于后续的加密通信。客户端使用服务器的公钥加密一个随机数,然后将加密后的随机数发送给服务器。服务器使用其私钥解密这个随机数,从而确保双方都能安全地交换密钥,这个过程称为密钥交换。

但是,在使用非对称加密秘钥之前,比如由服务端生成非对称秘钥,它需要将生成的公钥给到客户端,这个时候公钥就会在网络中明文传输,任何人都可以更改,会有中间人攻击的问题。因此,只能引入公信机构CA,使我们传输自己的公钥时可以保证不会被篡改!

第三层: 服务端把自己的公钥给 CA,让 CA 用 CA 的私钥加密,然后返回加密结果(可以用CA的公钥解密,如果要篡改结果,必须再次用 CA 的私钥加密,由于中间人没法获取私钥,所以无法篡改)。

数字证书是由权威的证书颁发机构(CA)颁发的,包含了服务器的公钥、服务器的身份信息以及CA的签名等信息。当客户端与服务器建立HTTPS连接时,服务器会将其数字证书发送给客户端。

客户端收到服务器的数字证书后,会验证证书的合法性。首先,客户端会检查证书是否由受信任的CA颁发。然后,客户端会检查证书是否过期以及证书中的服务器身份信息是否与正在连接的服务器一致。最后,客户端会使用CA的公钥验证证书上的签名,确保证书在传输过程中没有被篡改。如果证书验证通过,客户端就可以确认服务器的身份是可信的。

CA证书的申请及其使用过程

上面客户端使用HTTPS与服务器通信中使用到了CA认证,这里可能大家会问为什么不直接使用非对称加密的形式直接进行,首先这里先介绍下非对称加密。

非对称加密:客户端和服务端均拥有一个公有密匙和一个私有密匙。公有密匙可以对外暴露,而私有密匙只有自己可见。 使用公有密匙加密的消息,只有对应的私有密匙才能解开。反过来,使用私有密匙加密的消息,只有公有密匙才能解开。这样客户端在发送消息前,先用服务器的公匙对消息进行加密,服务器收到后再用自己的私匙进行解密。

非对称加密的优点:

  • 非对称加密采用公有密匙和私有密匙的方式,解决了http中消息保密性问题,而且使得私有密匙泄露的风险降低。
  • 因为公匙加密的消息只有对应的私匙才能解开,所以较大程度上保证了消息的来源性以及消息的准确性和完整性。

非对称加密的缺点:

  • 非对称加密时需要使用到接收方的公匙对消息进行加密,但是公匙不是保密的,任何人都可以拿到,中间人也可以。
  • 那么中间人可以做两件事,第一件是中间人可以在客户端与服务器交换公匙的时候,将客户端的公匙替换成自己的。这样服务器拿到的公匙将不是客户端的,而是中间人的。服务器也无法判断公匙来源的正确性。第二件是中间人可以不替换公匙,但是他可以截获客户端发来的消息,然后篡改,然后用服务器的公匙加密再发往服务器,服务器将收到错误的消息。
  • 非对称加密的性能相对对称加密来说会慢上几倍甚至几百倍,比较消耗系统资源。正是因为如此,https将两种加密结合了起来。

为了应对上面非对称加密带来的问题,我们就引入了数字证书与数字签名

HTTP与HTTPS的区别,详细介绍[通俗易懂]

CA 签发证书的过程,如上图左边部分:

  1. ⾸先 CA 会把持有者的公钥、⽤途、颁发者、有效时间等信息打成⼀个包,然后对这些信息进⾏ Hash 计算, 得到⼀个 Hash 值;
  2. 然后 CA 会使⽤⾃⼰的私钥将该 Hash 值加密,⽣成 Certificate Signature,也就是 CA 对证书做了签名;
  3. 最后将 Certificate Signature 添加在⽂件证书上,形成数字证书;

客户端校验服务端的数字证书的过程,如上图右边部分:

  1. ⾸先客户端会使⽤同样的 Hash 算法获取该证书的 Hash 值 H1;
  2. 通常浏览器和操作系统中集成了 CA 的公钥信息,浏览器收到证书后可以使⽤ CA 的公钥解密 Certificate Signature 内容,得到⼀个 Hash 值 H2 ;
  3. 最后⽐较 H1 和 H2,如果值相同,则为可信赖的证书,否则则认为证书不可信。

故CA认证介入我们的HTTPS连接的过程如下:

1、服务器拥有自己的私钥与公钥

2、服务器将公钥交给CA认证机构,请求给予一份数字证书

3、CA认证机构生成数字证书,并颁发给服务器

4、服务器将带有公钥信息的数字证书发给客户端

5、进入客户端生成对称密钥再进行对接的过程

SSL与TLS

SSL:(Secure Socket Layer,安全套接字层),位于可靠的面向连接的网络层协议和应用层协议之间的一种协议层。SSL通过互相认证、使用数字签名确保完整性、使用加密确保私密性,以实现客户端和服务器之间的安全通讯。该协议由两层组成:SSL记录协议和SSL握手协议。

TLS:(Transport Layer Security,传输层安全协议),用于两个应用程序之间提供保密性和数据完整性。该协议由两层组成:TLS记录协议和TLS握手协议。TLS是HTTP与TCP协议之间的一层,通常TLS发生在TCP三次握手之后,此时进行TLS四次握手,然后再进行HTTP通信

目前应用的最广泛的 TLS 是 1.2,而之前的协议(TLS1.1/1.0、SSLv3/v2)都已经被认为是不安全的了

SSL/TLS协议的基本过程(TLS1.2)

  1. 客户端向服务器端索要并验证公钥。
  2. 双方协商生成”对话密钥”。
  3. 双方采用”对话密钥”进行加密通信。

上面过程的前两步,又称为”握手阶段”(handshake)

HTTPS的缺点

(1)HTTPS协议握手阶段比较费时,会使页面的加载时间延长近50%,增加10%到20%的耗电;

(2)HTTPS连接缓存不如HTTP高效,会增加数据开销和功耗,甚至已有的安全措施也会因此而受到影响;

(3)SSL证书需要钱,功能越强大的证书费用越高,个人网站、小网站没有必要一般不会用。

(4)SSL证书通常需要绑定IP,不能在同一IP上绑定多个域名,IPv4资源不可能支撑这个消耗。

(5)HTTPS协议的加密范围也比较有限,在黑客攻击、拒绝服务攻击、服务器劫持等方面几乎起不到什么作用。最关键的,SSL证书的信用链体系并不安全,特别是在某些国家可以控制CA根证书的情况下,中间人攻击一样可行。