“HTTPS”安全在哪裏？

在上網獲取信息的過程中(zhōng)，我(wǒ)們接觸最多的信息加密傳輸方式也莫過于 HTTPS 了。每當訪問一(yī)個站點，浏覽器的地址欄中(zhōng)出現綠色圖标時，意味着該站點支持 HTTPS 信息傳輸方式。我(wǒ)們知(zhī)道 HTTPS 是我(wǒ)們常見的 HTTP 協議與某個加密協議的混合體(tǐ)，也就是 HTTP+S。這個 S 可以是 TLS（安全傳輸層協議）、也可以是 SSL（安全套接層），不過我(wǒ)更認可另一(yī)個抽象概括的說法，HTTP+Security。不過要談論 HTTPS 爲何安全，還得從 HTTP 爲何不安全說起。

假設你現在正坐在教室裏上課，現在你非常想和走道旁的迷人的 TA 說一(yī)些話(huà)，一(yī)般這個時候你會用“傳紙(zhǐ)條”的方式來交流。而這個方式和 TCP/IP 協議基本的工(gōng)作模式十分(fēn)相像：

• 通過小(xiǎo)動作引起對方注意；

• 對方以多種可能的方式（注視、肢體(tǐ)語言等）回應于你；

• 你确認對方感知(zhī)到你後，将紙(zhǐ)條傳給對方；

• 對方閱讀紙(zhǐ)條；

• 對方給予你閱讀後的反應；

  
  

怎麽樣，這個流程是不是很熟悉？

如果你要傳遞紙(zhǐ)條的 TA 距離(lí)你很遠怎麽辦？HTTP 協議就是指你在紙(zhǐ)條上寫明你要傳給的 TA 是誰，或者 TA 的座位在哪，接着隻需要途徑的同學拿到紙(zhǐ)條後根據紙(zhǐ)條上的指示依次将紙(zhǐ)條傳過去(qù)就 OK 了。

這個時候問題來了：途徑的同學完全可以觀看并知(zhī)道你在紙(zhǐ)條上寫了什麽。

這就是 HTTP 傳輸所面臨的問題之一(yī)：中(zhōng)間人攻擊，指消息傳遞的過程中(zhōng)，處在傳遞路徑上的攻擊者可以嗅探或者竊聽(tīng)傳輸數據的内容。

加密

HTTPS 針對這個問題，采用了“加密”的方式來解決。最著名原始的加密方法就是對稱加密算法了，就是雙方約定一(yī)個暗号，用什麽字母替換什麽字母之類的。現在一(yī)般采用一(yī)種叫 AES（高級加密算法）的對稱算法。

對稱加密算法既指加密和解密需要使用的密鑰 key 是一(yī)樣的。

AES 在數學上保證了，隻要你使用的 key 足夠長，破解幾乎是不可能的（除非光子計算機造出來了）

我(wǒ)們先假設在沒有密鑰 key 的情況下(xià)，密文是無法被破解的，然後再回到這個教室。你将用 AES 加密後的内容噌噌噌地寫在了紙(zhǐ)條上，正要傳出去(qù)的時候你突然想到，TA 沒有 key 怎麽解密内容呀，或者說，應該怎麽把 key 給TA？

如果把 key 也寫在紙(zhǐ)條上，那麽中(zhōng)間人照樣可以破解竊聽(tīng)紙(zhǐ)條内容。也許在現實環境中(zhōng)你有其他辦法可以把 key 通過某種安全的渠道送到 TA 的手裏，但是互聯網上的實現難度就比較大(dà)了，畢竟不管怎樣，數據都要經過那些路由。

于是聰明的人類發明了另一(yī)種加密算法——非對稱加密算法。這種加密算法會生(shēng)成兩個密鑰（key1 和 key2）。凡是 key1 加密的數據，key1 自身不能解密，需要 key2 才能解密；凡事 key2 加密的數據，key2 自身不能解密，隻有 key1 才能解密。

目前這種算法有很多中(zhōng)，最常用的是 RSA。其基于的數學原理是：

兩個大(dà)素數的乘積很容易算，但是用這個乘積去(qù)算出是哪兩個素數相乘就很複雜(zá)了。好在以目前的技術，分(fēn)解大(dà)數的素因确實比較困難，尤其是當這個大(dà)數足夠大(dà)的時候（通常使用2的10次方個二進制位那麽大(dà)），就算是超級計算機，解密也需要非常長的時間。

現在就把這種非對稱加密的方法應用在我(wǒ)們教室傳紙(zhǐ)條的場景裏。

• 你在寫紙(zhǐ)條内容之前先用 RSA 技術生(shēng)成了一(yī)對密鑰 k1 和 k2。

• 你把 k1 用明文傳了出去(qù)，路經也許有人會截取，但是沒有用，k1 加密的數據需要 k2 才可以破解，而 k2 在你自己手中(zhōng)。

• k1 傳到了目的人，目的人會去(qù)準備一(yī)個接下(xià)來準備用于對稱加密（AES）的傳輸密鑰 key，然後用收到的 k1 把 key 加密，傳給你。

• 你用手上的 k2 解出 key 後，全教室隻有你和你的目的人擁有這個對稱加密的 key，你們倆就可以盡情聊天不怕竊聽(tīng)啦~

  
  

這裏也許你會有問題，爲什麽不直接用非對稱加密來加密信息，而是加密 AES 的 key 呢？
因爲非對稱加密和解密的平均消耗時間比較長，爲了節省時間提高效率，我(wǒ)們通常隻是用它來交換密鑰，而非直接傳輸數據。

然而使用非對稱加密真的可以防範中(zhōng)間人攻擊嗎(ma)？
雖然看上去(qù)很安全，但是實際上卻擋不住可惡的中(zhōng)間人攻擊。

假設你是 A，你的目的地是 B，現在要途徑一(yī)個惡意同學M。

中(zhōng)間人的惡意之處在于它會僞裝成你的目标。

• 當你要和 B 完成第一(yī)次密鑰交換的時候，M 把紙(zhǐ)條扣了下(xià)來，假裝自己是B并僞造了一(yī)個 key，然後用你發來的 k1 加密了 key 發還給你。

• 你以爲你和 B 完成了密鑰交換，實際上你是和 M 完成了密鑰交換。

• 同事 M 和 B 完成一(yī)次密鑰交換，讓 B 以爲和 A 你完成了密鑰交換。

• 現在整體(tǐ)的加密流程變成了A（加密鏈接1）->M(明文)->B(加密鏈接2)的情況了，這時候 M 依然可以知(zhī)道A和B傳輸的全部消息。

  
  

這個時候就是體(tǐ)現 HTTPS 和傳紙(zhǐ)條的區别了。在教室裏，你是和一(yī)位與你身份幾乎對等的的對象來通信；而在訪問網站時，對方往往是一(yī)個比較大(dà)（或者知(zhī)名）的服務者，他們有充沛的資(zī)源，或許他們可以向你證明他們的合法性。

此時我(wǒ)們需要引入一(yī)個非常權威的第三方，一(yī)個專門用來認證網站合法性的組織，可以叫做 CA（Certificate Authority）。各個網站服務商(shāng)可以向 CA 申請證書(shū)，使得他們在建立安全連接時可以帶上 CA 的簽名。而 CA 得安全性是由操作系統或者浏覽器來認證的。

你的 Windows、Mac、Linux、Chrome、Safari 等會在安裝的時候帶上一(yī)個他們認爲安全的 CA 證書(shū)列表，隻有和你建立安全連接的網站帶有這些CA的簽名，操作系統和浏覽器才會認爲這個鏈接是安全的，否則就有可能遭到中(zhōng)間人攻擊。

一(yī)旦某個 CA 頒發的證書(shū)被用于的非法途徑，那麽這個 CA 之前頒發過的所有證書(shū)都将被視爲不安全的，這讓所有 CA 在頒發證書(shū)時都十分(fēn)小(xiǎo)心，所以 CA 證書(shū)在通常情況下(xià)是值得信任的。

總結

使 HTTP 後面增加一(yī)個S（Security）的技術，正是 對稱加密 + 非對稱加密 + CA 認證 這三種技術的混合體(tǐ)。當然這個主要是 HTTPS 的基本原理，真正實際中(zhōng)的 HTTPS 的協議是比以上的描述更爲複雜(zá)一(yī)些的，并且其中(zhōng)任何一(yī)步稍有閃失，整個流程都将不再安全。

這也是爲什麽 HTTPS 協議從 SSL 1.0升級到 SSL 3.0，再被 TLS 1.0 現在被 TLS 1.3取代，其背後都是一(yī)個個細節上的優化，以防有任何閃失。

TLS 協議相比 SSL 協議增加了傳輸層的安全保證。