TLS与HTTPS安全性研究：保障数据传输安全的最新技术趋势
一、引言
随着互联网技术的飞速发展，网络安全问题日益突出。
保障数据传输安全已成为网络应用中的核心问题之一。
TLS（Transport Layer Security）和HTTPS（HTTP Secure）作为当前广泛应用的网络安全协议，对于保护数据传输安全起着至关重要的作用。
本文将详细介绍TLS和HTTPS的基本原理、技术特点，分析其在保障数据传输安全方面的优势与不足，并探讨其最新技术趋势与发展方向。
二、TLS与HTTPS概述
1. TLS概述
TLS是一种应用层协议，用于在网络通信中提供端到端的加密和安全保障。
它基于SSL（Secure Sockets Layer）协议发展而来，是SSL的后续版本。
TLS通过对通信双方进行身份验证、协商加密算法、生成加密密钥等步骤，实现对通信内容的加密传输，从而保护数据的机密性和完整性。
2. HTTPS概述
HTTPS是一种通过HTTP协议进行加密传输的网络安全协议。
它通过在HTTP和TCP之间加入SSL/TLS层，实现明文的HTTP协议与加密的TCP连接之间的通信。
HTTPS协议广泛应用于Web浏览器与服务器之间的通信，保护Web应用中的用户身份验证和数据传输安全。
三、TLS与HTTPS的安全性分析
1. 安全优势
（1）数据加密：TLS和HTTPS采用对称加密和非对称加密技术，确保通信双方的数据传输过程安全。
对称加密算法用于加密和解密数据，非对称加密算法用于协商对称加密密钥，从而确保数据的机密性。
（2）身份验证：TLS和HTTPS通过数字证书实现通信双方的身份验证，确保通信的对方身份真实可靠。
数字证书中包含公钥、证书颁发机构等信息，用于验证对方的身份和公钥的合法性。
（3）防止数据篡改：TLS和HTTPS通过数据完整性校验机制，确保数据传输过程中不被篡改。
一旦检测到数据被篡改，通信双方将中断通信并重新建立连接。
2. 安全不足
（1）老旧版本的安全漏洞：由于TLS和HTTPS的广泛应用，一些老旧版本的安全漏洞逐渐暴露出来。
攻击者可能利用这些漏洞进行中间人攻击，窃取通信内容或篡改数据。
因此，及时升级TLS和HTTPS版本至关重要。
（2）证书管理问题：数字证书的管理对于保障TLS和HTTPS的安全性至关重要。
证书过期、证书吊销等问题可能导致通信双方无法建立安全的连接。
因此，加强证书管理，提高证书的安全性是保障TLS和HTTPS安全的重要措施之一。
四、最新技术趋势与发展方向
1. 协议升级与优化：随着网络安全威胁的不断演变，TLS和HTTPS协议不断升级与优化。
最新的TLS版本加入了更多安全特性，提高了加密强度和安全性能。
未来，TLS和HTTPS将继续升级和完善协议规范，提高网络安全防护能力。
2. 前瞻性技术研究：为了更好地应对未来网络安全威胁，业界正在进行前瞻性技术研究。
例如，基于人工智能和机器学习的安全技术研究、零信任网络研究等。
这些技术将进一步提高TLS和HTTPS的安全性，增强数据传输保护的实时性和智能性。
五、结论
TLS和HTTPS作为当前广泛应用的网络安全协议，对于保障数据传输安全具有重要意义。
尽管存在老旧版本的安全漏洞和证书管理问题等不足，但通过协议升级与优化、前瞻性技术研究等措施，可以有效提高TLS和HTTPS的安全性。
未来，随着网络技术的不断发展，TLS和HTTPS将继续发挥重要作用，为保障数据传输安全提供有力支持。
传输层安全性协议TLS和安全套接层SSL协议有什么区别？
SSL表示安全套接字层，而TLS表示传输层安全，前者由Netscape于1994年开发，旨在在客户端和服务器系统之间建立一种安全的通信方式。
互联网工程任务组（IETF）对SSL协议进行了标准化，并且有两个版本，即SSL 1.0，该版本由于存在缺陷而没有公开发布，后来推出了SSL 2.0，但存在一些设计缺陷。
结果，进行了升级和增强，以发布旨在修复早期缺陷的SSL 3.0。
另一方面，TLS于1999年发布，TLS 1.1等其他版本分别于2006年和2008年发布。
但是，TLS 1.3于2018年8月发布，它具有增强的功能，其中删除了MD5和SHA-224，并在以前的配置中使用了数字签名。
SSL协议为密码套件提供支持，而TLS不提供任何此类支持，而是使用标准化协议，该协议使定义新的密码套件类别变得容易。
TLS协议不使用“无证书”警报消息，而是使用其他警报消息，与SSL协议不同，SSL协议仍然依赖“无证书”警报消息。
现在需要SSL证书的用户可以在安信证书上有所查看的，所支持的SSL证书类型也是有多种的。
哪种协议负责控制 web 客户端和 web 服务器之间交换的数据段的大小和传输速率
1 计算机网络，是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。
2 TCP/IP整体构架概述TCP/IP协议并不完全符合OSI的七层参考模型。
传统的开放式系统互连参考模型，是一种通信协议的7层抽象的参考模型,其中每一层执行某一特定任务。
该模型的目的是使各种硬件在相同的层次上相互通信。
这7层是:物理层、数据链路层、网路层、传输层、话路层、表示层和应用层。
而TCP/IP通讯协议采用了4层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。
这4层分别为：应用层：应用程序间沟通的层，如简单电子邮件传输（SMTP）、文件传输协议（FTP）、网络远程访问协议（Telnet）等。
传输层：在此层中，它提供了节点间的数据传送服务，如传输控制协议（TCP）、用户数据报协议（UDP）等，TCP和UDP给数据包加入传输数据并把它传输到下一层中，这一层负责传送数据，并且确定数据已被送达并接收。
互连网络层：负责提供基本的数据封包传送功能，让每一块数据包都能够到达目的主机（但不检查是否被正确接收），如网际协议（IP）。
网络接口层：对实际的网络媒体的管理，定义如何使用实际网络（如Ethernet、Serial Line等）来传送数据。
TCP/IP中的协议以下简单介绍TCP/IP中的协议都具备什么样的功能，都是如何工作的：1． IP网际协议IP是TCP/IP的心脏，也是网络层中最重要的协议。
IP层接收由更低层（网络接口层例如以太网设备驱动程序）发来的数据包，并把该数据包发送到更高层—TCP或UDP层；相反，IP层也把从TCP或UDP层接收来的数据包传送到更低层。
IP数据包是不可靠的，因为IP并没有做任何事情来确认数据包是按顺序发送的或者没有被破坏。
IP数据包中含有发送它的主机的地址（源地址）和接收它的主机的地址（目的地址）。
高层的TCP和UDP服务在接收数据包时，通常假设包中的源地址是有效的。
也可以这样说，IP地址形成了许多服务的认证基础，这些服务相信数据包是从一个有效的主机发送来的。
IP确认包含一个选项，叫作IP source routing，可以用来指定一条源地址和目的地址之间的直接路径。
对于一些TCP和UDP的服务来说，使用了该选项的IP包好像是从路径上的最后一个系统传递过来的，而不是来自于它的真实地点。
这个选项是为了测试而存在的，说明了它可以被用来欺骗系统来进行平常是被禁止的连接。
那么，许多依靠IP源地址做确认的服务将产生问题并且会被非法入侵。
2. TCP如果IP数据包中有已经封好的TCP数据包，那么IP将把它们向‘上’传送到TCP层。
TCP将包排序并进行错误检查，同时实现虚电路间的连接。
TCP数据包中包括序号和确认，所以未按照顺序收到的包可以被排序，而损坏的包可以被重传。
TCP将它的信息送到更高层的应用程序，例如Telnet的服务程序和客户程序。
应用程序轮流将信息送回TCP层，TCP层便将它们向下传送到IP层，设备驱动程序和物理介质，最后到接收方。
面向连接的服务（例如Telnet、FTP、rlogin、X Windows和SMTP）需要高度的可靠性，所以它们使用了TCP。
DNS在某些情况下使用TCP（发送和接收域名数据库），但使用UDP传送有关单个主机的信息。
与TCP位于同一层，但对于数据包的顺序错误或重发。
因此，UDP不被应用于那些使用虚电路的面向连接的服务，UDP主要用于那些面向查询—应答的服务，例如NFS。
相对于FTP或Telnet，这些服务需要交换的信息量较小。
使用UDP的服务包括NTP（网络时间协议）和DNS（DNS也使用TCP）。
欺骗UDP包比欺骗TCP包更容易，因为UDP没有建立初始化连接（也可以称为握手）（因为在两个系统间没有虚电路），也就是说，与UDP相关的服务面临着更大的危险。
与IP位于同一层，它被用来传送IP的的控制信息。
它主要是用来提供有关通向目的地址的路径信息。
ICMP的‘Redirect’信息通知主机通向其他系统的更准确的路径，而‘Unreachable’信息则指出路径有问题。
另外，如果路径不可用了，ICMP可以使TCP连接‘体面地’终止。
PING是最常用的基于ICMP的服务。
5. TCP和UDP的端口结构TCP和UDP服务通常有一个客户/服务器的关系，例如，一个Telnet服务进程开始在系统上处于空闲状态，等待着连接。
用户使用Telnet客户程序与服务进程建立一个连接。
客户程序向服务进程写入信息，服务进程读出信息并发出响应，客户程序读出响应并向用户报告。
因而，这个连接是双工的，可以用来进行读写。
两个系统间的多重Telnet连接是如何相互确认并协调一致呢？TCP或UDP连接唯一地使用每个信息中的如下四项进行确认：源IP地址 发送包的IP地址。
目的IP地址 接收包的IP地址。
源端口 源系统上的连接的端口。
目的端口 目的系统上的连接的端口。
端口是一个软件结构，被客户程序或服务进程用来发送和接收信息。
一个端口对应一个16比特的数。
服务进程通常使用一个固定的端口，例如，SMTP使用25、Xwindows使用6000。
这些端口号是‘广为人知’的，因为在建立与特定的主机或服务的连接时，需要这些地址和目的地址进行通讯。
相信大家都听说过TCP/IP这个词，这个词好像无处不在，时时都会在你面前跳出来。
那TCP/IP到底是什么意思呢？TCP/IP其实是两个网络基础协议：IP协议、TCP协议名称的组合。
下面我们分别来看看这两个无处不在的协议。
IP协议IP（Internet Protocol）协议的英文名直译就是：因特网协议。
从这个名称我们就可以知道IP协议的重要性。
在现实生活中，我们进行货物运输时都是把货物包装成一个个的纸箱或者是集装箱之后才进行运输，在网络世界中各种信息也是通过类似的方式进行传输的。
IP协议规定了数据传输时的基本单元和格式。
如果比作货物运输，IP协议规定了货物打包时的包装箱尺寸和包装的程序。
除了这些以外，IP协议还定义了数据包的递交办法和路由选择。
同样用货物运输做比喻，IP协议规定了货物的运输方法和运输路线。
TCP协议我们已经知道了IP协议很重要，IP协议已经规定了数据传输的主要内容，那TCP（Transmission Control Protocol）协议是做什么的呢？不知大家发现没有，在IP协议中定义的传输是单向的，也就是说发出去的货物对方有没有收到我们是不知道的。
就好像8毛钱一份的平信一样。
那对于重要的信件我们要寄挂号信怎么办呢？TCP协议就是帮我们寄“挂号信”的。
TCP协议提供了可靠的面向对象的数据流传输服务的规则和约定。
简单的说在TCP模式中，对方发一个数据包给你，你要发一个确认数据包给对方。
通过这种确认来提供可靠性。
TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol的简写，中文译名为传输控制协议/互联网络协议）协议是Internet最基本的协议，简单地说，就是由底层的IP协议和TCP协议组成的。
TCP/IP协议的开发工作始于70年代，是用于互联网的第一套协议。
3 网络协议三要素：语法 语义 同步
https和http的区别？
HTTP 属于超文本传输协议，用来在 Internet 上传送超文本，而 HTTPS 为安全超文本传输协议，在 HTTPS 基础上拥有更强的安全性，简单来说 HTTPS 是 HTTP 的安全版，是使用 TLS/SSL 加密的 HTTP 协议。
超文本传输协议HTTP协议被用于在Web浏览器和网站服务器之间传递信息，HTTP协议以明文方式发送内容，不提供任何方式的数据加密，如果攻击者截取了Web浏览器和网站服务器之间的传输报文，就可以直接读懂其中的信息，因此，HTTP协议不适合传输一些敏感信息，比如：信用卡号、密码等支付信息。
为了解决HTTP协议的这一缺陷，需要使用另一种协议：安全套接字层超文本传输协议HTTPS，为了数据传输的安全，HTTPS在HTTP的基础上加入了SSL协议，SSL依靠证书来验证服务器的身份，并为浏览器和服务器之间的通信加密。
一、HTTP和HTTPS的基本概念
HTTP：是互联网上应用最为广泛的一种网络协议，是一个客户端和服务器端请求和应答的标准（TCP），用于从WWW服务器传输超文本到本地浏览器的传输协议，它可以使浏览器更加高效，使网络传输减少。
HTTPS：是以安全为目标的HTTP通道，简单讲是HTTP的安全版，即HTTP下加入SSL层，HTTPS的安全基础是SSL，因此加密的详细内容就需要SSL。
HTTPS协议的主要作用可以分为两种：一种是建立一个信息安全通道，来保证数据传输的安全；另一种就是确认网站的真实性。
二、HTTP与HTTPS有什么区别？
HTTP协议传输的数据都是未加密的，也就是明文的，因此使用HTTP协议传输隐私信息非常不安全，为了保证这些隐私数据能加密传输，于是网景公司设计了SSL（Secure Sockets Layer）协议用于对HTTP协议传输的数据进行加密，从而就诞生了HTTPS。
简单来说，HTTPS协议是由SSL+HTTP协议构建的可进行加密传输、身份认证的网络协议，要比http协议安全。
HTTPS和HTTP的区别主要如下：
1、https协议需要到ca申请证书，一般免费证书较少，因而需要一定费用。
2、http是超文本传输协议，信息是明文传输，https则是具有安全性的ssl加密传输协议。
3、http和https使用的是完全不同的连接方式，用的端口也不一样，前者是80，后者是443。
4、http的连接很简单，是无状态的；HTTPS协议是由SSL+HTTP协议构建的可进行加密传输、身份认证的网络协议，比http协议安全。
三、HTTPS的工作原理
我们都知道HTTPS能够加密信息，以免敏感信息被第三方获取，所以很多银行网站或电子邮箱等等安全级别较高的服务都会采用HTTPS协议。
客户端在使用HTTPS方式与Web服务器通信时有以下几个步骤，如图所示。
（1）客户使用https的URL访问Web服务器，要求与Web服务器建立SSL连接。
（2）Web服务器收到客户端请求后，会将网站的证书信息（证书中包含公钥）传送一份给客户端。
（3）客户端的浏览器与Web服务器开始协商SSL连接的安全等级，也就是信息加密的等级。
（4）客户端的浏览器根据双方同意的安全等级，建立会话密钥，然后利用网站的公钥将会话密钥加密，并传送给网站。
（5）Web服务器利用自己的私钥解密出会话密钥。
（6）Web服务器利用会话密钥加密与客户端之间的通信。
四、HTTPS的优点
尽管HTTPS并非绝对安全，掌握根证书的机构、掌握加密算法的组织同样可以进行中间人形式的攻击，但HTTPS仍是现行架构下最安全的解决方案，主要有以下几个好处：
（1）使用HTTPS协议可认证用户和服务器，确保数据发送到正确的客户机和服务器；
（2）HTTPS协议是由SSL+HTTP协议构建的可进行加密传输、身份认证的网络协议，要比http协议安全，可防止数据在传输过程中不被窃取、改变，确保数据的完整性。
（3）HTTPS是现行架构下最安全的解决方案，虽然不是绝对安全，但它大幅增加了中间人攻击的成本。
（4）谷歌曾在2014年8月份调整搜索引擎算法，并称“比起同等HTTP网站，采用HTTPS加密的网站在搜索结果中的排名将会更高”。
五、HTTPS的缺点
虽然说HTTPS有很大的优势，但其相对来说，还是存在不足之处的：
（1）HTTPS协议握手阶段比较费时，会使页面的加载时间延长近50%，增加10%到20%的耗电；
（2）HTTPS连接缓存不如HTTP高效，会增加数据开销和功耗，甚至已有的安全措施也会因此而受到影响；
（3）SSL证书需要钱，功能越强大的证书费用越高，个人网站、小网站没有必要一般不会用。
（4）SSL证书通常需要绑定IP，不能在同一IP上绑定多个域名，IPv4资源不可能支撑这个消耗。
（5）HTTPS协议的加密范围也比较有限，在黑客攻击、拒绝服务攻击、服务器劫持等方面几乎起不到什么作用。
最关键的，SSL证书的信用链体系并不安全，特别是在某些国家可以控制CA根证书的情况下，中间人攻击一样可行。
六、http切换到HTTPS
如果需要将网站从http切换到https到底该如何实现呢？
这里需要将页面中所有的链接，例如js，css，图片等等链接都由http改为https。
例如：改为，这里虽然将http切换为了https，还是建议保留http。
所以我们在切换的时候可以做http和https的兼容，具体实现方式是，去掉页面链接中的http头部，这样可以自动匹配http头和https头。
例如：将改为//。
然后当用户从http的入口进入访问页面时，页面就是http，如果用户是从https的入口进入访问页面，页面即使https的。
