1.HTTPS 基礎

    HTTPS（Secure Hypertext Transfer Protocol）安全超文本傳輸協議 它是一個安全通信通道，它基于HTTP開發，用于在客戶計算機和服務器之間交換信息。它使用安全套接字層（SSL）進行信息交換，簡單來說它是HTTP的安全版，是使用 TLS/SSL 加密的 HTTP 協議。

    HTTP 協議采用明文傳輸信息，存在信息竊聽、信息篡改和信息劫持的風險，而協議 TLS/SSL 具有身份驗證、信息加密和完整性校驗的功能，可以避免此類問題。

    TLS/SSL 全稱安全傳輸層協議 Transport Layer Security, 是介于 TCP 和 HTTP 之間的一層安全協議，不影響原有的 TCP 協議和 HTTP 協議，所以使用 HTTPS 基本上不需要對 HTTP 頁面進行太多的改造。

    2.TLS/SSL 原理

    HTTPS 協議的主要功能基本都依賴于 TLS/SSL 協議，本節分析安全協議的實現原理。

    TLS/SSL 的功能實現主要依賴于三類基本算法：散列函數 Hash、對稱加密和非對稱加密，其利用非對稱加密實現身份認證和密鑰協商，對稱加密算法采用協商的密鑰對數據加密，基于散列函數驗證信息的完整性。

    散列函數 Hash，常見的有 MD5、SHA1、SHA256，該類函數特點是函數單向不可逆、對輸入非常敏感、輸出長度固定，針對數據的任何修改都會改變散列函數的結果，用于防止信息篡改并驗證數據的完整性；對稱加密，常見的有 AES-CBC、DES、3DES、AES-GCM等，相同的密鑰可以用于信息的加密和解密，掌握密鑰才能獲取信息，能夠防止信息竊聽，通信方式是1對1;非對稱加密，即常見的 RSA 算法，還包括 ECC、DH 等算法，算法特點是，密鑰成對出現，一般稱為公鑰（公開）和私鑰（保密），公鑰加密的信息只能私鑰解開，私鑰加密的信息只能公鑰解開。因此掌握公鑰的不同客戶端之間不能互相解密信息，只能和掌握私鑰的服務器進行加密通信，服務器可以實現1對多的通信，客戶端也可以用來驗證掌握私鑰的服務器身份。

    在信息傳輸過程中，散列函數不能單獨實現信息防篡改，因為明文傳輸，中間人可以修改信息之后重新計算信息摘要，因此需要對傳輸的信息以及信息摘要進行加密；對稱加密的優勢是信息傳輸1對1，需要共享相同的密碼，密碼的安全是保證信息安全的基礎，服務器和 N 個客戶端通信，需要維持 N 個密碼記錄，且缺少修改密碼的機制；非對稱加密的特點是信息傳輸1對多，服務器只需要維持一個私鑰就能夠和多個客戶端進行加密通信，但服務器發出的信息能夠被所有的客戶端解密，且該算法的計算復雜，加密速度慢。

    結合三類算法的特點，TLS 的基本工作方式是，客戶端使用非對稱加密與服務器進行通信，實現身份驗證并協商對稱加密使用的密鑰，然后對稱加密算法采用協商密鑰對信息以及信息摘要進行加密通信，不同的節點之間采用的對稱密鑰不同，從而可以保證信息只能通信雙方獲取。

    3.PKI 體系 3.1 RSA 身份驗證的隱患

    身份驗證和密鑰協商是 TLS 的基礎功能，要求的前提是合法的服務器掌握著對應的私鑰。但 RSA 算法無法確保服務器身份的合法性，因為公鑰并不包含服務器的信息，存在安全隱患：

    客戶端 C 和服務器 S 進行通信，中間節點 M 截獲了二者的通信；

    節點 M 自己計算產生一對公鑰 pub_M 和私鑰 pri_M;

    C 向 S 請求公鑰時，M 把自己的公鑰 pub_M 發給了 C;

    C 使用公鑰 pub_M 加密的數據能夠被 M 解密，因為 M 掌握對應的私鑰 pri_M，而 C 無法根據公鑰信息判斷服務器的身份，從而 C 和 M 之間建立了“可信”加密連接；

    中間節點 M 和服務器S之間再建立合法的連接，因此 C 和 S 之間通信被M完全掌握，M 可以進行信息的竊聽、篡改等操作。

    另外，服務器也可以對自己的發出的信息進行否認，不承認相關信息是自己發出。

    因此該方案下至少存在兩類問題：中間人攻擊和信息抵賴。

    3.2 身份驗證-CA 和證書

    解決上述身份驗證問題的關鍵是確保獲取的公鑰途徑是合法的，能夠驗證服務器的身份信息，為此需要引入權威的第三方機構 CA。CA 負責核實公鑰的擁有者的信息，并頒發認證“證書”，同時能夠為使用者提供證書驗證服務，即 PKI 體系。

    基本的原理為，CA 負責審核信息，然后對關鍵信息利用私鑰進行“簽名”，公開對應的公鑰，客戶端可以利用公鑰驗證簽名。CA 也可以吊銷已經簽發的證書，基本的方式包括兩類 CRL 文件和 OCSP。CA 使用具體的流程如下：

    a.服務方 S 向第三方機構CA提交公鑰、組織信息、個人信息（域名）等信息并申請認證；

    b.CA 通過線上、線下等多種手段驗證申請者提供信息的真實性，如組織是否存在、企業是否合法，是否擁有域名的所有權等；

    c.如信息審核通過，CA 會向申請者簽發認證文件-證書。

    證書包含以下信息：申請者公鑰、申請者的組織信息和個人信息、簽發機構 CA 的信息、有效時間、證書序列號等信息的明文，同時包含一個簽名；

    簽名的產生算法：首先，使用散列函數計算公開的明文信息的信息摘要，然后，采用 CA 的私鑰對信息摘要進行加密，密文即簽名；

    d.客戶端 C 向服務器 S 發出請求時，S 返回證書文件；

    e.客戶端 C 讀取證書中的相關的明文信息，采用相同的散列函數計算得到信息摘要，然后，利用對應 CA 的公鑰解密簽名數據，對比證書的信息摘要，如果一致，則可以確認證書的合法性，即公鑰合法；

    f.客戶端然后驗證證書相關的域名信息、有效時間等信息；

    g.客戶端會內置信任 CA 的證書信息（包含公鑰），如果CA不被信任，則找不到對應 CA 的證書，證書也會被判定非法。

    在這個過程注意幾點：

    a.申請證書不需要提供私鑰，確保私鑰永遠只能服務器掌握；

    b.證書的合法性仍然依賴于非對稱加密算法，證書主要是增加了服務器信息以及簽名；

    c.內置 CA 對應的證書稱為根證書，頒發者和使用者相同，自己為自己簽名，即自簽名證書；

    d.證書=公鑰+申請者與頒發者信息+簽名；

    3.3 證書鏈

    如 CA 根證書和服務器證書中間增加一級證書機構，即中間證書，證書的產生和驗證原理不變，只是增加一層驗證，只要最后能夠被任何信任的CA根證書驗證合法即可。

    a.服務器證書 server.pem 的簽發者為中間證書機構 inter，inter 根據證書 inter.pem 驗證 server.pem 確實為自己簽發的有效證書；

    b.中間證書 inter.pem 的簽發 CA 為 root，root 根據證書 root.pem 驗證 inter.pem 為自己簽發的合法證書；

    c.客戶端內置信任 CA 的 root.pem 證書，因此服務器證書 server.pem 的被信任。