HTTPS工作原理详解：从建立安全连接、数据传输到证书认证的全过程剖析
一、引言
随着互联网技术的不断发展，网络安全问题日益突出。
为了保证数据在传输过程中的安全，HTTPS协议逐渐成为现代Web应用的主要通信方式。
本文将详细解析HTTPS的工作原理，从建立安全连接、数据传输到证书认证的全过程进行剖析。
二、HTTPS概述
HTTPS是一种通过计算机网络进行安全通信的传输协议。
它是在HTTP协议的基础上，通过SSL（Secure Sockets Layer）或TLS（Transport Layer Security）协议提供的安全通信能力。
HTTPS协议的主要目的是提供对传输数据的加密，以确保数据的完整性和机密性。
三、HTTPS建立安全连接的过程
1. 客户端发起请求
当用户在浏览器地址栏输入URL并按下回车键时，客户端（浏览器）会向服务器发起HTTPS请求。
2. 服务器响应并展示证书
服务器在接收到客户端的请求后，会将自己的公钥证书发送给客户端。
公钥证书包含了服务器的公钥、证书颁发机构（CA）的签名以及服务器的相关信息。
3. 客户端验证证书
客户端接收到服务器的公钥证书后，会验证证书的合法性。
客户端会检查证书是否由受信任的证书颁发机构签发，以及证书的有效期是否过期。
如果证书验证通过，则继续建立安全连接；否则，客户端会终止连接并提示用户证书错误。
4. 双方协商加密算法
在验证服务器证书通过后，客户端和服务器会协商选择一组共同的加密算法和哈希算法，以便后续的数据传输。
5. 建立加密连接
客户端和服务器通过协商的加密算法生成对称加密的密钥，并利用服务器的公钥进行加密传输。
双方利用这个密钥进行对称加密通信，从而建立安全连接。
四、HTTPS数据传输过程
1. 客户端发送请求数据
建立安全连接后，客户端将请求数据（如网页页面的请求）通过加密连接发送给服务器。
2. 服务器处理请求并返回数据
服务器接收到请求数据后，进行处理并返回响应数据。
响应数据同样通过加密连接发送给客户端。
3. 客户端解密并展示数据
客户端接收到服务器返回的加密数据后，利用之前协商的密钥进行解密，然后展示给用户。
五、HTTPS证书认证过程
HTTPS的证书认证过程是为了确保服务器和客户端之间的通信安全。证书认证主要包括以下几个步骤：
1. 生成密钥对
服务器生成一对公钥和私钥。
公钥用于加密数据，可以公开；私钥用于解密数据，需要保密。
2. 申请证书
服务器向受信任的证书颁发机构（CA）申请证书。
申请过程中，需要提供公钥、组织信息、域名等信息。
3. CA签发证书
CA验证服务器信息后，会签发一个包含服务器公钥、CA签名以及服务器相关信息的数字证书。
4. 客户端验证证书
当客户端收到服务器的公钥证书后，会验证证书的合法性。
客户端会检查证书是否由受信任的CA签发，证书的有效期是否过期，以及域名是否匹配等。
如果验证通过，则建立安全连接；否则，提示用户证书错误。
六、结论
HTTPS协议通过加密技术和证书认证机制，为Web应用提供了安全可靠的通信能力。
从建立安全连接、数据传输到证书认证的全过程，HTTPS保证了数据的机密性、完整性和真实性。
随着网络安全问题的日益突出，HTTPS将成为未来Web应用的主要通信方式。
HTTPS请求证书时候的握手是SSL/ TLS 还是TCP的握手?
1. HTTPS是基于SSL安全连接的HTTP协议。
HTTPS通过SSL提供的数据加密、身份验证和消息完整性验证等安全机制，为Web访问提供了安全性保证，广泛应用于网上银行、电子商务等领域。
此图为HTTPS在网上银行中的应用。
某银行为了方便客户，提供了网上银行业务，客户可以通过访问银行的Web服务器进行帐户查询、转帐等。
通过在客户和银行的Web服务器之间建立SSL连接，可以保证客户的信息不被非法窃取。
2.只需要验证SSL服务器身份，不需要验证SSL客户端身份时，SSL的握手过程为：(1) SSL客户端通过Client Hello消息将它支持的SSL版本、加密算法、密钥交换算法、MAC算法等信息发送给SSL服务器。
(2) SSL服务器确定本次通信采用的SSL版本和加密套件，并通过Server Hello消息通知给SSL客户端。
如果SSL服务器允许SSL客户端在以后的通信中重用本次会话，则SSL服务器会为本次会话分配会话ID，并通过Server Hello消息发送给SSL客户端。
(3) SSL服务器将携带自己公钥信息的数字证书通过Certificate消息发送给SSL客户端。
(4) SSL服务器发送Server Hello Done消息，通知SSL客户端版本和加密套件协商结束，开始进行密钥交换。
(5) SSL客户端验证SSL服务器的证书合法后，利用证书中的公钥加密SSL客户端随机生成的premaster secret，并通过Client Key Exchange消息发送给SSL服务器。
(6) SSL客户端发送Change Cipher Spec消息，通知SSL服务器后续报文将采用协商好的密钥和加密套件进行加密和MAC计算。
(7) SSL客户端计算已交互的握手消息（除Change Cipher Spec消息外所有已交互的消息）的Hash值，利用协商好的密钥和加密套件处理Hash值（计算并添加MAC值、加密等），并通过Finished消息发送给SSL服务器。
SSL服务器利用同样的方法计算已交互的握手消息的Hash值，并与Finished消息的解密结果比较，如果二者相同，且MAC值验证成功，则证明密钥和加密套件协商成功。
(8) 同样地，SSL服务器发送Change Cipher Spec消息，通知SSL客户端后续报文将采用协商好的密钥和加密套件进行加密和MAC计算。
(9) SSL服务器计算已交互的握手消息的Hash值，利用协商好的密钥和加密套件处理Hash值（计算并添加MAC值、加密等），并通过Finished消息发送给SSL客户端。
SSL客户端利用同样的方法计算已交互的握手消息的Hash值，并与Finished消息的解密结果比较，如果二者相同，且MAC值验证成功，则证明密钥和加密套件协商成功。
SSL客户端接收到SSL服务器发送的Finished消息后，如果解密成功，则可以判断SSL服务器是数字证书的拥有者，即SSL服务器身份验证成功，因为只有拥有私钥的SSL服务器才能从Client Key Exchange消息中解密得到premaster secret，从而间接地实现了SSL客户端对SSL服务器的身份验证。
& 说明：l Change Cipher Spec消息属于SSL密码变化协议，其他握手过程交互的消息均属于SSL握手协议，统称为SSL握手消息。
l 计算Hash值，指的是利用Hash算法（MD5或SHA）将任意长度的数据转换为固定长度的数据。
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。
谁给我解释一下HTTPS的定义与应用环境？”
HTTPS（Secure Hypertext Transfer Protocol）安全超文本传输协议它是由Netscape开发并内置于其浏览器中，用于对数据进行压缩和解压操作，并返回网络上传送回的结果。
HTTPS实际上应用了Netscape的完全套接字层（SSL）作为HTTP应用层的子层。
（HTTPS使用端口443，而不是象HTTP那样使用端口80来和TCP/IP进行通信。
）SSL使用40 位关键字作为RC4流加密算法，这对于商业信息的加密是合适的。
HTTPS和SSL支持使用X.509数字认证，如果需要的话用户可以确认发送者是谁。
也就是说它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。
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请看SSL。
它是一个URI scheme(抽象标识符体系)，句法类同http:体系。
用于安全的HTTP数据传输。
https:URL表明它使用了HTTP，但HTTPS存在不同于HTTP的默认端口及一个加密/身份验证层（在HTTP与TCP之间）。
这个系统的最初研发由网景公司进行，提供了身份验证与加密通讯方法，现在它被广泛用于万维网上安全敏感的通讯，例如交易支付方面。
限制它的安全保护依赖浏览器的正确实现以及服务器软件、实际加密算法的支持.一种常见的误解是“银行用户在线使用https:就能充分彻底保障他们的银行卡号不被偷窃。
”实际上，与服务器的加密连接中能保护银行卡号的部分，只有用户到服务器之间的连接及服务器自身。
并不能绝对确保服务器自己是安全的，这点甚至已被攻击者利用，常见例子是模仿银行域名的钓鱼攻击。
少数罕见攻击在网站传输客户数据时发生，攻击者尝试窃听数据于传输中。
商业网站被人们期望迅速尽早引入新的特殊处理程序到金融网关，仅保留传输码(transaction number)。
不过他们常常存储银行卡号在同一个数据库里。
那些数据库和服务器少数情况有可能被未授权用户攻击和损害。
TLS 1.1之前这段仅针对TLS 1.1之前的状况。
因为SSL位于http的下一层，并不能理解更高层协议，通常SSL服务器仅能颁证给特定的IP/端口组合。
这是指它经常不能在虚拟主机(基于域名)上与HTTP正常组合成HTTPS。
这一点已被更新在即将来临的TLS 1.1中—会完全支持基于域名的虚拟主机。
