本文作者：茄果，專注前端開發領域，更多文章請關注知乎專欄《前端小事》
現在開啟各大知名網站，你有沒有發現位址列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，你瞭解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？一個安全的網路通訊環境要解決3個問題：
- 通訊內容的保密
- 通訊雙方身份的真實
- 通訊內容的完整
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。
通訊內容的保密
通訊內容的保密需要通過加密來實現。我們的網際網路環境是非常透明的，通訊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金鑰。
當然，這個例子並不是很準確。簡單來說，加解密就是一個函式，而金鑰則是這個函式的引數。比如我們定義一個簡單的加密函式，f(x)=x+b，x就是輸入的明文，而b是金鑰；解密函式就是加密函式的反函式，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金鑰，叫對稱加密。
但這裡有個問題，這裡的引數b是怎麼協商出來的？
你和小紅可以花前月下約好b值，但是在真實網路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，怎麼做才能躲過他們呢？這裡就需要用到非對稱加密演算法了，這種演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，私鑰則是伺服器私自儲存的鑰匙。非對稱加密演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後，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資訊。
對稱加密演算法在加密和解密時使用的是同一個祕鑰；而非對稱加密演算法需要兩個金鑰來進行加密和解密，這兩個祕鑰是公開金鑰（public key，簡稱公鑰）和私有金鑰（private key，簡稱私鑰）。你可能比較好奇非對稱加密演算法的原理，但是我這裡不展開講演算法，有興趣的同學可以自行搜尋。
那麼問題來了，小紅給你的迴應也想加密怎麼辦？
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迴應訊息。聰明的你一定想到了解決方案：利用非對稱加密演算法加密出一個對稱金鑰給小紅，小紅用她的私鑰讀取對稱金鑰，然後你們就用這個對稱金鑰來做對稱加密，然後就可以愉快地約約約了。
當然，https也是這麼幹的。
通訊雙方身份的真實
加密之後貌似通訊過程就完美了？且慢，小紅的公鑰是怎麼公告天下的呢？
要知道在網路環境中所有資訊互動都是通過傳紙條的方式來進行的，小紅的公鑰也不例外，萬一在經過小明手裡的時候被掉包了怎麼辦？怎麼保證你手上的小紅公鑰是就是真正的小紅公鑰呢？看到班上的痴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，所有加密通訊都要帶上一本證，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，公鑰就放在證書裡面返回給紙條的傳送者，證書裡面除了公鑰還有學號、人名、甚至星座身高三圍等各種資訊。證書上蓋了一個大大的鑑定章，這是鳳姐獨有的章，表示證上的資訊真實性由鳳姐保證，看到這個章就可以認為對方是個真·單身狗。
通過這些資訊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，這樣就可以鑑定證書的真偽。這個公章就是證書的數字簽名，具體來說就是先將證書用雜湊演算法提取摘要，然後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證書體系裡面，根證書是作業系統/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，由於證書其實很容易做，地鐵口10塊一本，無論哈佛還是史丹佛，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使用者下載匯入瀏覽器，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……
通訊內容的完整
密也加了，鳳姐的公章也蓋了，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，心裡肯定不爽，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，解密後恰好變成了“操場見”，然後小紅下課馬上往操場跑，而你卻跑回宿舍好好洗了個澡。。。然後，然後小紅就跟小明跑了~~
這種篡改通訊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：先用雜湊演算法提取內容摘要，然後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訊內容的完整性了。
以上就是https用到技術的簡化版，一個http通訊流程如下：
大體步驟：
- 客戶端傳送Client Hello報文開始SSL通訊，報文中包含SSL版本、可用演算法列表、金鑰長度等。
- 伺服器支援SSL通訊時，會以Server Hello報文作為應答，報文中同樣包括SSL版本以及加密演算法配置，也就是協商加解密演算法。
- 然後伺服器會傳送Certificate報文，也就是將證書傳送給客戶端。
- 客戶端傳送Client Key Exchange報文，使用3中的證書公鑰加密Pre-master secret隨機密碼串，後續就以這個密碼來做對稱加密進行通訊。
- 伺服器使用私鑰解密成功後返回一個響應提示SSL通訊環境已經搭建好了。
- 然後就是常規的http c/s通訊。
根據前文所述，在步驟3和步驟6都會使用摘要和簽名演算法來保證傳遞的證書和通訊內容不被篡改。通過這個流程可以看出，https的核心在於加密，尤其是非對稱加密演算法被多次使用來傳送關鍵資訊。
理解了加密，認識到網路的透明性，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！後續會介紹實際應用、靜態伺服器的配置等~
附錄
https如何避免中間人劫持？
如果有人劫持了你的dns伺服器，將wwe.icbc.com解析到他的非法網站，或者代理伺服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，那麼攻擊就這樣發生了。那https怎麼避免這類攻擊？
答案是通過證書鑑別。
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。
如果偽造一個證書，這個證不是權威CA簽發的，那麼瀏覽器檢查的時候會報警提示使用者證書非法。當然使用者仍然可以繼續操作，比如搶火車票什麼的。。
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，那麼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。
如果中間人直接用www.icbc.com的真實證書，那麼他雖然能收到客戶端的訊息，但是無法解密，所以也無法響應客戶端的請求，攻擊無效！
證書的數字簽名
之前對雜湊演算法和數字簽名瞭解不多，瞭解之後發現其實原理還是挺簡單的。雜湊演算法可以將大量的資料轉換成定長的摘要，而且摘要是與輸入對應的，輸入變化後摘要也會發生變化。所以對資料應用雜湊演算法求出摘要，比對摘要就可以判斷資料是否被篡改過了。證書使用了私鑰加密摘要，然後客戶端就可以用公鑰解密得到摘要，對比雜湊演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，篡改後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。這裡的私鑰是證書的發證機構的私鑰，也就是CA鏈上CA加密使用者伺服器證書，上級CA加密下級CA的證書，從而形成一個信任環。
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