https原理：证书传递、验证和数据加密、解密过程解析

1 什么是HTTPS？

2 密码学基础

对称密钥加密

非对称密钥加密

HTTPS使用两种加密方式的混合加密

3 https通信流程

1. 客户端发起HTTPS请求

2. 服务端的配置

3. 传送证书

4. 客户端解析证书

5. 传送加密信息

6. 服务段解密信息

7. 传输加密后的信息

8. 客户端解密信息

4 HTTPS 的实现原理

5 TLS/SSL协议

6 HTTP与HTTPS的区别

大家都知道要使用https，需要在网站的服务器上配置https证书（一般是nginx，或者tomcat），证书可以使用自己生成，也可以向专门的https证书提供商进行购买。这两种的区别是自己生成的证书是不被浏览器信任的,所以当访问的时候回提示不安全的网站，需要点击信任之后才能继续访问

自己生成的

而购买的https证书会提示安全

DV,OV

EV

这是因为浏览器中预置了一些https证书提供商的证书，在浏览器获取到服务器的https证书进行验证的时候就知道这个https证书是可信的；而自己生成的证书，浏览器获取到之后无法进行验证是否可信，所以就给出不安全的提示。 下面对具体的一些知识点进行介绍

https简单的说就是安全版的http，因为http协议的数据都是明文进行传输的，所以对于一些敏感信息的传输就很不安全，为了安全传输敏感数据，网景公司设计了SSL（Secure Socket Layer），在http的基础上添加了一个安全传输层，对所有的数据都加密后再进行传输，客户端和服务器端收到加密数据后按照之前约定好的秘钥解密。

HTTPS其实是有两部分组成：HTTP + SSL / TLS，也就是在HTTP上又加了一层处理加密信息的模块。服务端和客户端的信息传输都会通过TLS进行加密，所以传输的数据都是加密后的数据

明文： 明文指的是未被加密过的原始数据。密文：明文被某种加密算法加密之后，会变成密文，从而确保原始数据的安全。密文也可以被解密，得到原始的明文。密钥：密钥是一种参数，它是在明文转换为密文或将密文转换为明文的算法中输入的参数。密钥分为对称密钥与非对称密钥，分别应用在对称加密和非对称加密上。

对称加密：对称加密又叫做私钥加密，即信息的发送方和接收方使用同一个密钥去加密和解密数据。对称加密的特点是算法公开、加密和解密速度快，适合于对大数据量进行加密，常见的对称加密算法有DES、3DES、TDEA、Blowfish、RC5和IDEA。 其加密过程如下：明文 + 加密算法 + 私钥 => 密文 解密过程如下： 密文 + 解密算法 + 私钥 => 明文

对称加密中用到的密钥叫做私钥，私钥表示个人私有的密钥，即该密钥不能被泄露。 其加密过程中的私钥与解密过程中用到的私钥是同一个密钥，这也是称加密之所以称之为“对称”的原因。由于对称加密的算法是公开的，所以一旦私钥被泄露，那么密文就很容易被破解，所以对称加密的缺点是密钥安全管理困难。

非对称加密：非对称加密也叫做公钥加密。非对称加密与对称加密相比，其安全性更好。对称加密的通信双方使用相同的密钥，如果一方的密钥遭泄露，那么整个通信就会被破解。而非对称加密使用一对密钥，即公钥和私钥，且二者成对出现。私钥被自己保存，不能对外泄露。公钥指的是公共的密钥，任何人都可以获得该密钥。用公钥或私钥中的任何一个进行加密，用另一个进行解密。 被公钥加密过的密文只能被私钥解密，过程如下：明文 + 加密算法 + 公钥 => 密文， 密文 + 解密算法 + 私钥 => 明文 被私钥加密过的密文只能被公钥解密，过程如下：明文 + 加密算法 + 私钥 => 密文， 密文 + 解密算法 + 公钥 => 明文

由于加密和解密使用了两个不同的密钥，这就是非对称加密“非对称”的原因。 非对称加密的缺点是加密和解密花费时间长、速度慢，只适合对少量数据进行加密。 在非对称加密中使用的主要算法有：RSA、Elgamal、Rabin、D-H、ECC（椭圆曲线加密算法）等。

因为HTTP有以下三个缺点：无加密，无身份认证，无完整性保护，因此所谓的HTTPS，它其实就是HTTP+加密+身份认证+完整性保护。HTTPS并不是一种新的协议，在通信接口使用了SSL和TLS协议而已。HTTP通常直接和TCP通信，而HTTPS中HTTP先和SSL通信，再由SSL和TCP进行通信。模型如下

需要注意的是，SSL协议并不是一个应用层协议，它是介于应用层和传输层协议之间的一个安全协议。

SSL采用对称密钥进行加密，所谓的对称密钥，就是加密和解密都用同一个密钥，因此也叫做共享密钥加密。

但是这种方法也有一个弊端，一旦密钥被第三方获得了，就可以对数据进行解密并窃取，因此这并不是一个完全安全的方法。事实上，如果加密解密方法十分简单，是很容易被第三方截取的。

所以这种方法的缺陷就在于，如果一方不发送密钥，对方就无法利用密钥解密。另外，如果发送了密钥，但是密钥被第三方截取了，数据就容易被窃取。因此，需要一种方式，能够保证该密钥能够确保送到对方手中并且还不能够让第三方截取。 

SSL还采用了一种技术就是非对称密钥加密，所谓的非对称密钥，就是这是一对密钥，一个是私钥，一个是公钥。私钥不能让其他任何人知道，而公钥可以随意发布，任何人都可以获得到，因此这种加密方式也叫公开密钥加密。

它的原理是这样的：

对称密钥加密方式的优缺点：

非对称密钥加密方式的优缺点：

于是HTTPS采用了两者的优点，使用了混合加密的方式

HTTPS为了兼顾安全与效率，同时使用了对称加密和非对称加密。数据是被对称加密传输的，对称加密过程需要客户端的一个密钥，为了确保能把该密钥安全传输到服务器端，采用非对称加密对该密钥进行加密传输，总的来说，对数据进行对称加密，对称加密所要使用的密钥通过非对称加密传输。

HTTPS在传输的过程中会涉及到三个密钥：

服务器端的公钥和私钥，用来进行非对称加密

客户端生成的随机密钥，用来进行对称加密

一个HTTPS请求实际上包含了两次HTTP传输，可以细分为8步。

这个没什么好说的，就是用户在浏览器里输入一个https网址，然后连接到server的443端口。

采用HTTPS协议的服务器必须要有一套数字证书，可以自己制作，也可以向组织申请。区别就是自己颁发的证书需要客户端验证通过，才可以继续访问，而使用受信任的公司申请的证书则不会弹出提示页面(startssl就是个不错的选择，有1年的免费服务)。这套证书其实就是一对公钥和私钥。如果对公钥和私钥不太理解，可以想象成一把钥匙和一个锁头，只是全世界只有你一个人有这把钥匙，你可以把锁头给别人，别人可以用这个锁把重要的东西锁起来，然后发给你，因为只有你一个人有这把钥匙，所以只有你才能看到被这把锁锁起来的东西。

这个证书其实就是公钥，只是包含了很多信息，如证书的颁发机构，过期时间等等。

这部分工作是有客户端的TLS来完成的，首先会验证公钥是否有效，比如颁发机构，过期时间等等，如果发现异常，则会弹出一个警告框，提示证书存在问题。如果证书没有问题，那么就生成一个随即值。然后用证书对该随机值进行加密。就好像上面说的，把随机值用锁头锁起来，这样除非有钥匙，不然看不到被锁住的内容。

客户端收到服务器端的证书之后，会对证书进行检查，验证其合法性，如果发现发现证书有问题，那么HTTPS传输就无法继续。严格的说，这里应该是验证服务器发送的数字证书的合法性，关于客户端如何验证数字证书的合法性，下文会进行说明。如果公钥合格，那么客户端会生成一个随机值，这个随机值就是用于进行对称加密的密钥，我们将该密钥称之为client key，即客户端密钥，这样在概念上和服务器端的密钥容易进行区分。然后用服务器的公钥对客户端密钥进行非对称加密，这样客户端密钥就变成密文了，至此，HTTPS中的第一次HTTP请求结束。

这部分传送的是用证书加密后的随机值，目的就是让服务端得到这个随机值，以后客户端和服务端的通信就可以通过这个随机值来进行加密解密了。

客户端会发起HTTPS中的第二个HTTP请求，将加密之后的客户端密钥发送给服务器。

服务端用私钥解密后，得到了客户端传过来的随机值(私钥)，然后把内容通过该值进行对称加密。所谓对称加密就是，将信息和私钥通过某种算法混合在一起，这样除非知道私钥，不然无法获取内容，而正好客户端和服务端都知道这个私钥，所以只要加密算法够彪悍，私钥够复杂，数据就够安全。

这部分信息是服务段用私钥加密后的信息，可以在客户端被还原

客户端用之前生成的私钥解密服务段传过来的信息，于是获取了解密后的内容。整个过程第三方即使监听到了数据，也束手无策。

这样HTTPS中的第二个HTTP请求结束，整个HTTPS传输完成。

SSL的位置

SSL介于应用层和TCP层之间。应用层数据不再直接传递给传输层，而是传递给SSL层，SSL层对从应用层收到的数据进行加密，并增加自己的SSL头。

HTTPS 在内容传输的加密上使用的是对称加密，非对称加密只作用在证书验证阶段。

HTTPS的整体过程分为证书验证和数据传输阶段，具体的交互过程如下：

证书验证阶段：

数据传输阶段：

为什么数据传输是用对称加密?

首先：非对称加密的加解密效率是非常低的，而 http 的应用场景中通常端与端之间存在大量的交互，非对称加密的效率是无法接受的。 另外：在 HTTPS 的场景中只有服务端保存了私钥，一对公私钥只能实现单向的加解密，所以 HTTPS 中内容传输加密采取的是对称加密，而不是非对称加密。

为什么需要 CA 认证机构颁发证书?

HTTP 协议被认为不安全是因为传输过程容易被监听者勾线监听、伪造服务器，而 HTTPS 协议主要解决的便是网络传输的安全性问题。首先我们假设不存在认证机构，任何人都可以制作证书，这带来的安全风险便是经典的“中间人攻击”问题。

客户端如何验证 证书的合法性？

1. 验证证书是否在有效期内。

　　在服务端面返回的证书中会包含证书的有效期，可以通过失效日期来验证 证书是否过期

2. 验证证书是否被吊销了。

　　被吊销后的证书是无效的。验证吊销有CRL(证书吊销列表)和OCSP(在线证书检查)两种方法。

证书被吊销后会被记录在CRL中，CA会定期发布CRL。应用程序可以依靠CRL来检查证书是否被吊销了。

CRL有两个缺点，一是有可能会很大，下载很麻烦。针对这种情况有增量CRL这种方案。二是有滞后性，就算证书被吊销了，应用也只能等到发布最新的CRL后才能知道。

增量CRL也能解决一部分问题，但没有彻底解决。OCSP是在线证书状态检查协议。应用按照标准发送一个请求，对某张证书进行查询，之后服务器返回证书状态。

OCSP可以认为是即时的（实际实现中可能会有一定延迟），所以没有CRL的缺点。

3. 验证证书是否是上级CA签发的。 windows中保留了所有受信任的根证书，浏览器可以查看信任的根证书，自然可以验证web服务器的证书，

是不是由这些受信任根证书颁发的或者受信任根证书的二级证书机构颁发的（根证书机构可能会受权给底下的中级证书机构，然后由中级证书机构颁发中级证书）

在验证证书的时候，浏览器会调用系统的证书管理器接口对证书路径中的所有证书一级一级的进行验证，只有路径中所有的证书都是受信的，整个验证的结果才是受信

HTTPS在传输数据之前需要客户端（浏览器）与服务端（网站）之间进行一次握手，在握手过程中将确立双方加密传输数据的密码信息。TLS/SSL协议不仅仅是一套加密传输的协议，更是一件经过艺术家精心设计的艺术品，TLS/SSL中使用了非对称加密，对称加密以及HASH算法。握手过程的具体描述如下：

1.浏览器将自己支持的一套加密规则发送给网站。  2.网站从中选出一组加密算法与HASH算法，并将自己的身份信息以证书的形式发回给浏览器。证书里面包含了网站地址，加密公钥，以及证书的颁发机构等信息。 3.浏览器获得网站证书之后浏览器要做以下工作：  a) 验证证书的合法性（颁发证书的机构是否合法，证书中包含的网站地址是否与正在访问的地址一致等），如果证书受信任，则浏览器栏里面会显示一个小锁头，否则会给出证书不受信的提示。  b) 如果证书受信任，或者是用户接受了不受信的证书，浏览器会生成一串随机数的密码，并用证书中提供的公钥加密。  c) 使用约定好的HASH算法计算握手消息，并使用生成的随机数对消息进行加密，最后将之前生成的所有信息发送给网站。 4.网站接收浏览器发来的数据之后要做以下的操作：  a) 使用自己的私钥将信息解密取出密码，使用密码解密浏览器发来的握手消息，并验证HASH是否与浏览器发来的一致。  b) 使用密码加密一段握手消息，发送给浏览器。 5.浏览器解密并计算握手消息的HASH，如果与服务端发来的HASH一致，此时握手过程结束，之后所有的通信数据将由之前浏览器生成的随机密码并利用对称加密算法进行加密。

      这里浏览器与网站互相发送加密的握手消息并验证，目的是为了保证双方都获得了一致的密码，并且可以正常的加密解密数据，为后续真正数据的传输做一次测试。另外，HTTPS一般使用的加密与HASH算法如下：

      非对称加密算法：RSA，DSA/DSS        对称加密算法：AES，RC4，3DES        HASH算法：MD5，SHA1，SHA256

总结：

服务器 用RSA生成公钥和私钥

把公钥放在证书里发送给客户端，私钥自己保存

客户端首先向一个权威的服务器检查证书的合法性，如果证书合法，客户端产生一段随机数，这个随机数就作为通信的密钥，我们称之为对称密钥，用公钥加密这段随机数，然后发送到服务器

服务器用密钥解密获取对称密钥，然后，双方就已对称密钥进行加密解密通信了