最近大家在使用百度、谷歌或淘宝的时候,是不是注意浏览器左上角已经全部出现了一把绿色锁,这把锁表明该网站已经使用了 HTTPS 进行保护。仔细观察,会发现这些网站已经全站使用 HTTPS。同时,iOS 9 系统默认把所有的 http 请求都改为 HTTPS 请求。随着互联网的发展,现代互联网正在逐渐进入全站 HTTPS 时代。
因此有开发同学会问:
全站 HTTPS 能够带来怎样的优势?HTTPS 的原理又是什么?同时,阻碍 HTTPS 普及的困难是什么?
为了解答大家的困惑,腾讯TEG架构平台部静态加速组高级工程师刘强,为大家综合参考多种资料并经过实践验证,探究 HTTPS 的基础原理,分析基本的 HTTPS 通信过程,迎接全站 HTTPS 的来临。
1.HTTPS 基础
HTTPS(Secure Hypertext Transfer Protocol)安全超文本传输协议 它是一个安全通信通道,它基于HTTP开发,用于在客户计算机和服务器之间交换信息。它使用安全套接字层(SSL)进行信息交换,简单来说它是HTTP的安全版,是使用 TLS/SSL 加密的 HTTP 协议。
HTTP 协议采用明文传输信息,存在信息窃听、信息篡改和信息劫持的风险,而协议 TLS/SSL 具有身份验证、信息加密和完整性校验的功能,可以避免此类问题。
TLS/SSL 全称安全传输层协议 Transport Layer Security, 是介于 TCP 和 HTTP 之间的一层安全协议,不影响原有的 TCP 协议和 HTTP 协议,所以使用 HTTPS 基本上不需要对 HTTP 页面进行太多的改造。
2.TLS/SSL 原理
HTTPS 协议的主要功能基本都依赖于 TLS/SSL 协议,本节分析安全协议的实现原理。
TLS/SSL 的功能实现主要依赖于三类基本算法:散列函数 Hash、对称加密和非对称加密,其利用非对称加密实现身份认证和密钥协商,对称加密算法采用协商的密钥对数据加密,基于散列函数验证信息的完整性。
散列函数 Hash,常见的有 MD5、SHA1、SHA256,该类函数特点是函数单向不可逆、对输入非常敏感、输出长度固定,针对数据的任何修改都会改变散列函数的结果,用于防止信息篡改并验证数据的完整性;对称加密,常见的有 AES-CBC、DES、3DES、AES-GCM等,相同的密钥可以用于信息的加密和解密,掌握密钥才能获取信息,能够防止信息窃听,通信方式是1对1;非对称加密,即常见的 RSA 算法,还包括 ECC、DH 等算法,算法特点是,密钥成对出现,一般称为公钥(公开)和私钥(保密),公钥加密的信息只能私钥解开,私钥加密的信息只能公钥解开。因此掌握公钥的不同客户端之间不能互相解密信息,只能和掌握私钥的服务器进行加密通信,服务器可以实现1对多的通信,客户端也可以用来验证掌握私钥的服务器身份。