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現在打開各大知名網站，你有沒有發現地址欄都已經加了個綠色的小鎖？

是的，這就是https，這就是https的時代。然而，你了解https嗎？簡單來說，https就是套在SSL/TLS內的http，也就是安全的http。何為安全？一個安全的網絡通信環境要解決3個問題：

1.通信內容的保密性
2.通信雙方身份的真實性
3.通信內容的完整性
而https就是為了解決這3大問題而誕生的（準確來說應該是ssl），下面分別看看這3個問題的解決方案。

通信內容的保密性
通信內容的保密需要通過加密來實現。我們的互聯網環境是非常透明的，通信需要經過很多中轉才能到接收方手中。這個情形有點像你上課的時候給第一排的小紅遞紙條一樣，紙條上你肯定不會直接寫今夜三更操場見，而是機靈地寫了老地方見。這個老地方只有你和小紅知道，這樣就算小明小李看到了紙條，他們也不知道老地方是圖書館還是英語角，這就是加密，而老地方就是所謂的密鑰。

當然，這個例子并不是很準確。簡單來說，加解密就是一個函數，而密鑰則是這個函數的參數。比如我們定義一個簡單的加密函數，f(x)=x+b，x就是輸入的明文，而b是密鑰；解密函數就是加密函數的反函數，也就是g(x)=x-b。當不知道b的時候，你就算看到了密文也猜不出真實內容，這樣就實現了加密。這種加解密都用同一個密鑰，叫對稱加密。

但這里有個問題，這里的參數b是怎么協商出來的？
你和小紅可以花前月下約好b值，但是在真實網絡環境中你和小紅根本沒有直接溝通的可能，所有溝通都要靠小明小李去傳紙條的話，怎么做才能躲過他們呢？這里就需要用到非對稱加密算法了，這種算法有公鑰和私鑰一對鑰匙，公鑰是所有人都能獲取到的鑰匙，私鑰則是服務器私自保存的鑰匙。非對稱加密算法中公鑰加密的內容只能用私鑰解密，私鑰加密的內容則只有公鑰才能解密。所以當你使用小紅的公鑰加密你的紙條之后，幫你傳遞紙條小明小李等人看到紙條也無法讀取內容了，只有擁有私鑰的小紅才能讀出你的信息。

對稱加密算法在加密和解密時使用的是同一個秘鑰；而非對稱加密算法需要兩個密鑰來進行加密和解密，這兩個秘鑰是公開密鑰（public key，簡稱公鑰）和私有密鑰（private key，簡稱私鑰）。你可能比較好奇非對稱加密算法的原理，但是我這里不展開講算法，有興趣的同學可以自行搜索。

那么問題來了，小紅給你的回應也想加密怎么辦？如果小紅用她的私鑰加密的話，班上所有人都知道公鑰，而公鑰可以解私鑰的加密，也意味著所有人都能解密小紅的回應消息。聰明的你一定想到了解決方案：利用非對稱加密算法加密出一個對稱密鑰給小紅，小紅用她的私鑰讀取對稱密鑰，然后你們就用這個對稱密鑰來做對稱加密，然后就可以愉快地約約約了。當然，https也是這么干的。

通信雙方身份的真實性
加密之后貌似通信過程就完美了？且慢，小紅的公鑰是怎么公告天下的呢？

要知道在網絡環境中所有信息交互都是通過傳紙條的方式來進行的，小紅的公鑰也不例外，萬一在經過小明手里的時候被掉包了怎么辦？怎么保證你手上的小紅公鑰是就是真正的小紅公鑰呢？看到班上的癡男怨女的紙條被各種掉包，文娛委員鳳姐決定挺身而出。鳳姐想出了一個辦法，所有加密通信都要帶上一本證，用來證明自己的身份。這本證是鳳姐特意為班上所有單身狗做的，公鑰就放在證書里面返回給紙條的發送者，證書里面除了公鑰還有學號、人名、甚至星座身高三圍等各種信息。證書上蓋了一個大大的鑒定章，這是鳳姐獨有的章，表示證上的信息真實性由鳳姐保證，看到這個章就可以認為對方是個真·單身狗。

通過這些信息你就可以知道對方是小紅還是如花了，這就是證書機制。顯然你會懷疑證書上鳳姐的公章是有可能被偽造的，懷疑有理！所以證書上的公章也是非對稱加密過的，加密方式跟上面提到的剛好相反：用鳳姐的私鑰加密，用鳳姐公鑰就可以解密，這樣就可以鑒定證書的真偽。這個公章就是證書的數字簽名，具體來說就是先將證書用哈希算法提取摘要，然后對摘要進行加密的過程。另外你也可以直接拿著證書去找鳳姐，鳳姐就會幫你驗證證書的有效性。（證書是有期限的，所以即使是真證書也會可能過期，需要注意）

這個機制看起來相當完善，但是我們要以懷疑一切的態度去做安全機制，鳳姐保證的東西是可信任的了，但是，鳳姐真的是鳳姐嗎？？？

所以，鳳姐本身也要由證書來保證，鳳姐的證書由班主任頒發，而班主任的證書由校長頒發……這個鏈一直到最權威的幾個機構，這些機構在https體系中就是所謂的根CA。根是不可懷疑的權威，他們為自己帶鹽，自己證明自己是自己。在https證書體系里面，根證書是操作系統/瀏覽器自帶的，我們可以相信被這些機構認證的證書的，從而一層一層推導到鳳姐這個級別。

另外，由于證書其實很容易做，地鐵口10塊一本，無論哈佛還是斯坦福，統統10塊！所以有些公司會自己做證書，根本不去找根CA機構，比如著名的12306。你也可以自己做證書放到網上讓用戶下載導入瀏覽器，但因為你沒有鳳姐的影響力，所以沒人會相信你，當然也有人連鳳姐都不相信……

通信內容的完整性
密也加了，鳳姐也保證了，是不是這套機制就perfect了呢？

NoNoNo，想一下暗戀著你的小明看到你給小紅傳紙條，心里肯定不爽，雖然看不懂但是還是可以改密文呀。本來你是要約小紅半夜三更操場見，結果小明刪掉了前半部分的密文，解密后恰好變成了“操場見”，然后小紅下課馬上往操場跑，而你卻跑回宿舍好好洗了個澡……然后，然后小紅就跟小明跑了。。。

這種篡改通信內容的場景相信大家都深有體會，我們訪問一些站點的時候無緣無故就出現了運營商的廣告，這都是運營商給加的！！所以內容的完整性也需要保證，這比較簡單：先用哈希算法提取內容摘要，然后對摘要進行加密生成數字簽名，驗證數字簽名就可以判斷出通信內容的完整性了。

以上幾點就是https用到技術的簡化版，結合起來一個http通信流程如下：

大體步驟：客戶端發送Client Hello報文開始SSL通信，報文中包含SSL版本、可用算法列表、密鑰長度等。服務器支持SSL通信時，會以Server Hello報文作為應答，報文中同樣包括SSL版本以及加密算法配置，也就是協商加解密算法。然后服務器會發送Certificate報文，也就是將證書發送給客戶端。客戶端發送Client Key Exchange報文，使用3中的證書公鑰加密Pre-master secret隨機密碼串，后續就以這個密碼來做對稱加密進行通信。服務器使用私鑰解密成功后返回一個響應提示SSL通信環境已經搭建好了。然后就是常規的http c/s通信。

根據前文所述，在步驟3和步驟6都會使用摘要和簽名算法來保證傳遞的證書和通信內容不被篡改。通過這個流程可以看出，https的核心在于加密，尤其是非對稱加密算法被多次使用來傳送關鍵信息。

理解了加密，認識到網絡的透明性，抱著懷疑一切的態度，理解https這套體系就變得簡單了。

結語
最近在系統地重溫http相關的東西，這一篇先介紹了https的基本原理，才疏學淺，文中有不當之處，還望斧正！后續會介紹實際應用、靜態服務器的配置等~

附錄

Q1：https如何避免中間人攻擊？
如果有人劫持了你的dns服務器，將http://wwe.icbc.com解析到他的非法網站，或者代理服務器將你導向他的非法網站去，這都是中間人攻擊。如果沒有https，那么攻擊就這樣發生了。那https怎么避免這類攻擊？

答案是通過證書鑒別。
1. 在申請證書的時候CA會對所要申請的域名進行控制權認證，所以你是不可能用隔壁老王的網站來申請證書的。就算你黑了他的站點，只要老王去申請證書就能發現了。
2. 如果偽造一個證書，這個證不是權威CA簽發的，那么瀏覽器檢查的時候會報警提示用戶證書非法。當然用戶仍然可以繼續操作，比如搶火車票什么的。
3. 如果你把真正站點的證書搞下來，證書上的域名不變，只是將公鑰替換掉，那么瀏覽器比對證書數字簽名的時候就能發現對不上了，二話不說，報警。
4. 如果中間人直接用www.icbc.com的真實證書，那么他雖然能收到客戶端的消息，但是無法解密，所以也無法響應客戶端的請求，攻擊無效！

Q2:證書的數字簽名
之前對哈希算法和數字簽名了解不多，了解之后發現其實原理還是挺簡單的。哈希算法可以將大量的數據轉換成定長的摘要，而且摘要是與輸入對應的，輸入變化后摘要也會發生變化。所以對數據應用哈希算法求出摘要，比對摘要就可以判斷數據是否被篡改過了。證書使用了私鑰加密摘要，然后客戶端就可以用公鑰解密得到摘要，對比哈希算法算出來的摘要就可以判斷證書是否被篡改過。另一方面，因為公私鑰是成對的，篡改后的證書雖然能求出摘要，但是無法加密出簽名，所以摘要和加密組合使用就可以保證證書的真實性了。這里的私鑰是證書的發證機構的私鑰，也就是CA鏈上CA加密用戶服務器證書，上級CA加密下級CA的證書，從而形成一個信任環。