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看到这个标题，很多老铁会坚钉截铁地说，我会！HTTPS 安全传输。

对，很优秀，那你知道 HTTPS 底层是如何保证数据的安全性的我们今天的主题介绍：HTTPS 如何实现数据安全传输。

HTTPS 认知

HTTPS 其实是 HTTP SSL 由协议组成的安全协议。

我们知道，从我们输入 URL 到页面呈现的过程是作用于 HTTP 协议的，HTTP 协议保证了我们网络传输数据的基础，但不能保证安全， SSL 协议作用于 Http 协议可以解决安全问题。

HTTPS 保证以下三点:

               
• 加密数据内容
               
• 数据完整性保护(数字摘要、数字签名)
               
• 身份认证

HTTPS 保证安全要点:

               
• 握手阶段： 公钥 采用非对称加密技术
               
• 传输阶段：使用 对称加密技术 加密

由于 HTTPS 使用不对称加密算法加密公钥的过程多了一层，因此建立连接时间比 HTTP 要慢。

握手阶段确保连接安全，后续数据传输可数据传输可以安全传输，因此可以使用较少的对称加密算法来加密报纸。

HTTPS 解构：

在上图中，我们可以看到 SSL 协议的作用是了解 ，以确保数据安全SSL 协议前，我们先了解一些关于数据安全的概念。

加解密相关概念

1. 对称加密

别名： 私钥加密、单密钥算法、传统密码算法。

概念： 指使用 相同的密钥 进行加密解密，因此可以从加密钥或解密钥计算加密钥。

常用的对称加密算法： DES(Data Encryption Standard)、AES(Advanced Encryption Standard)、RC4、IDEA

2. 不对称加密

别名： 公钥加密

概念： 公钥是公开的，私钥存储在通信两端的手中。客户端与加密公钥形成一对密钥对， 服务端与加密公钥形成另一对密钥对，解密密钥成对

限制： 加密内容的长度不得超过公钥的长度

3. 数字摘要

别名： 数字指纹

概念: 明文采用单项 Hash 函数产生的一串固定长度(128 位)的密文。

4. 数字签名

概念：混合应用非对称密钥加密技术和数字摘要

(1) 数字签名过程

               
• 用于发送者Hash 函数 (H) 将原文生成数字摘要 A
               
• 发送者使用自己的私钥对数字进行摘要 A 加密生成密文 CypherA
               
• 将密文 CypherA 与原文一起传送给接收者

(2) 数字签名验证(信息完整性)过程

               
• 接收者使用 Hash 函数 (H) 将收到的原文生成数字摘要 B (B === A,H 函数相同)
               
• 接收者使用公钥对接收到的加密文章 (CypherA) 解密，获得数字摘要 B'
               
• 对比 B' 与 B 是否相等， 如果相等，则表示收到的信息是完整的，信息确实由发送方签名并发送（因为只有发送方知道私钥），在传输过程中未修改；否则，信息将被修改

最后比较数字摘要 A 数字摘要 A是否相等，也可逆向使用 Hash()函数，摘要 A还原得到明文，比较明文是否与传来的原文一致(都是 pig)。

数字签名是一个加密过程，数字签名验证 是一个解密过程。数字签名涉及哈希函数、接收人公钥和发送人[私钥]。

(3) 伪代码

//单项Hash函数

fucntionHash(plainText){//传入明文参数

///明文加密过程

constencryptencryptedAbstract=encrypt(plainText)

///返回固定长度(128位)的数字摘要

returnencryptedAbstract

}

///发送者用自己的私钥加密明文产生的数字摘要，生成密文CypherA

functiondoEncrypt(senderPrivateKey,encryptedAbstract){

constCypherA=encrypt(senderPrivateKey,encryptedAbstract)

returnCypherA

}

//发送报文

functionsendMessage(plainText){

constencryptedAbstract=Hash(plainText)

constCypherA=doEncrypt(senderPrivateKey,encryptedAbstract)//加密

return{

CypherText:CypherA,

originText:plainText

}

}

////接收者用公钥解密

functiondoDecrypt(publicKey,encryptedAbstract){

constdecryptdecryptedAbstract=decrypt(publicKey,encryptedAbstract)

returndecryptedAbstract

}

//接收报文

functionreceiveMessage(CypherA,plainText){

constencryptedAbstract=Hash(plainText)

constdecryptedAbstract=doDecrypt(publicKey,encryptedAbstract)//解密

if(decryptedAbstract===encryptedAbstract){

console.log('1、thesenderistrue信息发送者的确认

console.log('2、themessageiscomplete////确认消息的完整性

}

}

constmessage=sendMessage(plainText)///数字签名流程

receiveMessage(message.CypherText,message.originText)////数字签名认证过程

5. 数字证书

在上述数字签名过程中，如何保证公钥可靠？这就是数字证书存在的必要性。

数字证书主要用于加密、签名和身份认证。

证书颁发机构数字证书(CA,Certification Agent) 颁发,CA 在颁发证书和使用证书前验证持有人的身份，使客户能够识别公钥是否来自合法服务器。

证书颁发机构(CA) 颁发包含公钥和所有者身份的数字证书。匹配的私钥不是公开的，而是由生成密钥的最终用户保密的。证书或 CA 确认或验证证书中包含的公钥属于证书中标注的个人、组织、服务器或其他实体。CA 此类方案的义务是验证申请人的凭证，使用户和信任方能够信任 CA 证书中的信息。

当您访问使用 HTTPS(安全连接)网站时，网站服务器将向浏览器(如 Chrome)证明网站的身份。证书中包含的公钥信息是可靠的。 如果证书不存在，证书被篡改，证书无效，浏览器会提示您的网站在左上角不安全。

签名验证链：client <- 服务器 <- CA

数字证书内容：

               
• 证书颁发机构的名称
               
• 证书本身的数字签名
               
• 证书持有者公钥
               
• 用于签名证书Hash 算法
               
• ... 等等

公钥和数字签名

在理解了这些基本概念之后，进入我们今天的主题：SSL 协议如何保证数据的安全传输。

SSL/TLS

1. SSL(Secure Socket Layer,安全套接字层)

在网络传输过程中，使用加密技术确保数据不会被盗。

2. TLS (Transport Layer Security，传输层安全协议)

在两个应用程序之间提供保密性和数据完整性。

该协议以 为基础SSL3.0 在协议的基础上，可以理解为 SSL3.1 版本。就在 SSL3.0 在使数据更安全的基础上，采用了一些更安全的策略。其他协议分层和功能 SSL 一致。如果你感兴趣，你可以自己了解它和 SSL 的区别和优点。

SSL/TLS 协议的作用:

               
• 数据加密，防止被盗
               
• 保护数据的完整性，确保数据不会改变
               
• 身份认证，确保数据发送到正确的客户端和服务器

可见这是 HTTPS 协议的三点。

那么，SSL 协议如何加密我们的数据以安全传输？

3. SSL、TLS 握手过程

(1) 客户端通知服务端支持的 安全协议版本(如 TLS1.0)、加密算法、压缩方法、随机数 CRandom1;

(2) 服务端首次响应，返回版本、加密算法、压缩方法、随机数 安全协议SRandom,还有 数字证书(服务器证书)；

(3)客户端对服务端发送的证书进行验证，验证后进行以下操作:

               
• 客户端再次产生随机数 CRandom2
               
• 使用服务器证书中的公钥对数据进行进行加密，生成随机数 CRandom3
               
• 发送 ChangeCipherSpec(编码变更)消息通知(通知服务器，我已经准备好用我们之前讨论过的加密套件加密并传输数据) ，所有消息的 hash 和 加密数据 CRandom3 服务器验证
               
• 使用与服务器确认的加密算法 CRandom1、CRandom2、CRandom3 加密三个随机数，生成 Session Secret(这是使用对称加密算法传输数据时使用的对称加密密钥，也可用于 会话恢复，节省 SSL 的握手时间)

(4) 服务器再次响应:

               
• 用自己的私钥对 CRandom3 解密并验证解密数据
               
• 发送 ChangeCipherSpec(编码变更)消息通知(通知客户端，我也准备好使用我们之前讨论过的加密套件和 Session Secret 加密数据)
               
• 使用 Session Secret 加密一段 Finish 消息发送给客户端，验证之前握手建立的加解密通道是否成功

在以上四个步骤中，客户端和服务器已经确定了密钥，可以加密和传输消息。

握手过程结束了。

整个握手阶段的安全取决于第三个随机数 CRandom3 是否可以破解，因为这个随机数是由服务端的公钥和服务端的私钥加密的；私钥只存储在服务端本身。

对称加密技术可用于在所有握手阶段完成后传输应用数据。

QA

1. 客户端如何验证收到的证书？

证书本身已经告诉客户如何验证证书的真实性。也就是说，证书上写着如何根据证书的内容生成证书编号。客户端获得证书后，根据证书上的方法生成证书编号。如果生成的证书编号与证书上的证书编号相同，则表明证书是真实的。

2. 公钥的安全性是通过证书确认的，但证书是由发证机构颁发的。如何确认发证人是可信的？

通过证书链。

               
• root：权威证书认证机构 (CA,Certificate Authority) 给自己颁发的数字证书，也就是认证自己。上图中的根证是 DigiCert Global Root CA 自己给自己签发的。
               
• intermediates：中间证，根 CA 生成一对公钥和私钥，中间 用私钥CA 信息和公钥 “加密” 生成签名，包装获得中间证书。需要注意的是，中间 CA 可能不止一个。CA 也按照这个逻辑给下一级 CA 签发证书。CA 就是 RapidSSL RSA CA 2018年，它向终端用户签发证书。
               
• end-user：终端用户(证书)。图中的终端证书是 *.juejin.im 使用的数字证书。

可以看出，证书链是由多个证书层层组成的。除了向用户加密报纸外，其他证书中的公钥还用于解密下一层的证书指纹签名。最高级别的根证书是自己签名的，也就是自己颁发的，所以 根证书必须可信（你不能相信自己吗？^^)

总结

网络安全传输数据依赖 SSL 协议，网络传输协议是 HTTP,因此构成 HTTPS 协议HTTPS 为了确保客户端和服务器端的高效通信安全，必须使用对称加密算法，但协商对称加密算法的过程，需要使用不对称加密算法来确保安全，但直接使用不对称加密过程本身不安全，中间人可能篡改公钥，因此客户端和服务器不直接使用公钥，而是使用数字证书签发机构颁发的证书，以确保不对称加密过程本身的安全。

这样通过这些机制协商出一个对称加密算法，就此双方使用该算法对数据进行加密解密传输，从而解决了客户端与服务器端之间的通信安全问题。