深入解析HTTPS协议与SSL握手机制的工作原理
一、引言
随着互联网技术的不断发展，网络安全问题日益受到关注。
为了保护用户数据安全和隐私，HTTPS协议和SSL（Secure Sockets Layer）握手机制成为了现代网络通信中不可或缺的一环。
本文将深入探讨HTTPS协议和SSL握手机制的工作原理，帮助读者更好地理解其内在机制。
二、HTTPS协议概述
HTTPS是一种通过计算机网络进行安全通信的传输协议，它在HTTP协议的基础上，使用SSL/TLS加密技术提供通信内容的机密性、数据的完整性以及身份认证等安全功能。
HTTPS协议广泛应用于网银、电商、社交媒体等需要保障用户数据安全的场景。
三、SSL握手机制简介
SSL握手机制是HTTPS协议中用于建立安全连接的关键过程。
在SSL握手中，客户端和服务器通过一系列的消息交换，协商并生成一个共享的加密密钥，以确保后续通信的安全性。
四、HTTPS协议与SSL握手机制的工作原理
1. 客户端发起请求
当客户端（如浏览器）访问一个HTTPS网站时，会首先向服务器发起连接请求。
2. 服务器响应
服务器接收到请求后，会返回一个响应，其中包括服务器的公钥和证书信息。
证书中包含服务器的身份信息、公钥以及颁发证书的权威机构等信息。
3. 客户端验证服务器证书
客户端接收到服务器响应后，会验证服务器证书的合法性。
客户端会检查证书是否由可信的证书颁发机构（CA）签发，并检查证书的有效期。
如果证书验证通过，则继续下一步；否则，客户端会终止连接，并向用户提示证书错误。
4. SSL握手过程
如果服务器证书验证通过，客户端和服务器将进入SSL握手过程。在这个过程中，客户端和服务器将进行以下几个步骤的交互：
（1）客户端发送一个随机数和一个客户端支持的加密套件列表给服务器。
加密套件包括密钥交换算法、加密算法和MAC算法等。
（2）服务器返回一个随机数以及选定的加密套件信息。
服务器会根据客户端支持的加密套件列表选择一个双方都支持的加密套件进行通信。
（3）服务器发送一个公钥加密的消息给客户端，该消息中包含服务器根据共享随机数和加密算法生成的密钥信息。
同时，客户端根据服务器的公钥验证消息的正确性。
如果验证成功，客户端将生成一个新的随机数并发送给服务器。
这个随机数将用于生成对称加密的密钥。
这个密钥将用于后续的数据通信。
在这个过程中，双方共同生成的随机数用于生成对称加密的密钥，保证了密钥的安全性。
同时，由于使用了公钥加密技术，确保了密钥交换过程中的安全性。
双方还会使用MAC算法进行消息完整性校验，确保通信过程中数据的完整性。
握手过程中还会进行身份认证环节，确保通信双方的合法性。
例如，服务器证书中的公钥可以用于验证服务器的身份；对于客户端证书认证系统（双向认证），客户端还需要提供自己的证书以证明其身份。
如果握手过程中的任何一步验证失败或出现异常中断情况如网络中断等都将导致握手失败需要重新发起握手过程。
当握手成功后双方将建立一个安全的通信连接后续的数据传输都将通过该连接进行同时双方将继续使用相同的密钥进行数据加密和解密以确保数据的机密性和完整性在此过程中任何一方都可以随时关闭连接当连接关闭后将无法继续进行数据传输需要重新发起连接并重新进行握手过程以实现新的安全通信连接。
通过以上过程我们可以看到HTTPS协议与SSL握手机制提供了安全可靠的通信保障对于保护用户数据安全具有重要意义在实际工作中需要充分了解并合理使用相关技术以保障网络安全和数据安全以上就是本文对HTTPS协议与SSL握手机制的深入解析希望能对读者有所帮助并提升网络安全意识在实际应用中合理应用相关技术以保障网络安全和数据安全同时我们也应该关注网络安全领域的最新发展不断学习和掌握新技术以提高网络安全防护能力从而更好地保护个人和组织的数据安全五、总结回顾本文详细探讨了HTTPS协议与SSL握手机制的工作原理包括客户端发起请求、服务器响应、客户端验证服务器证书以及SSL握手过程等各个环节通过深入了解这些机制我们可以更好地保护网络安全和数据安全在实际工作中我们应该关注网络安全领域的最新发展不断学习和掌握新技术提高网络安全防护能力从而更好地保护个人和组织的数据安全参考文献网络安全技术与应用SSL协议原理及实现北京邮电大学出版社等相关书籍和技术文章中的内容和研究提供了解 HTTPS 协议和 SSL 握手机制的理论基础和实践指导为本文提供了重要的参考依据在网络安全领域具有广泛的应用价值六、展望随着互联网的不断发展网络安全问题也将愈发严重因此深入了解并应用HTTPS协议与SSL握手机制对保护数据安全具有重要意义未来网络安全领域将会继续涌现出更多的新技术和新方法我们应该持续关注这一领域的最新进展学习并掌握新技术提高网络安全防护能力同时我们也需要加强网络安全意识提高个人和组织的数据保护能力共同构建一个安全可靠的互联网环境以上内容只是参考依据不作为正式学术研究材料的使用如有疑问请参考相关的技术文献或咨询专业人士的建议以获取更权威准确的解答
简述SSL协议与SET协议的工作原理
SSL协议的工作流程：服务器认证阶段：1）客户端向服务器发送一个开始信息“Hello”以便开始一个新的会话连接；2）服务器根据客户的信息确定是否需要生成新的主密钥，如需要则服务器在响应客户的“Hello”信息时将包含生成主密钥所需的信息；3）客户根据收到的服务器响应信息，产生一个主密钥，并用服务器的公开密钥加密后传给服务器；4）服务器恢复该主密钥，并返回给客户一个用主密钥认证的信息，以此让客户认证服务器。
set协议的交易流程：
用户认证阶段：在此之前，服务器已经通过了客户认证，这一阶段主要完成对客户的认证。经认证的服务器发送一个提问给客户，客户则返回（数字）签名后的提问和其公开密钥，从而向服务器提供认证
SET交易过程中要对商家，客户，支付网关等交易各方进行身份认证，因此它的交易过程相对复杂。
(1)客户在网上商店看中商品后，和商家进行磋商，然后发出请求购买信息。
(2)商家要求客户用电子钱包付款。
(3)电子钱包提示客户输入口令后与商家交换握手信息，确认商家和客户两端均合法。
(4)客户的电子钱包形成一个包含订购信息与支付指令的报文发送给商家。
(5)商家将含有客户支付指令的信息发送给支付网关。
(6)支付网关在确认客户信用卡信息之后，向商家发送一个授权响应的报文。
(7)商家向客户的电子钱包发送一个确认信息。
(8)将款项从客户帐号转到商家帐号，然后向顾客送货，交易结束。
从上面的交易流程可以看出，SET交易过程十分复杂性，在完成一次S ET协议交易过程中，需验证电子证书9次，验证数字签名6次，传递证书7次，进行签名5次，4次对称加密和非对称加密。
通常完成一个SET协议交易过程大约要花费1.5－2分钟甚至更长时间。
由于各地网络设施良莠不齐，因此，完成一个SET协议的交易过程可能需要耗费更长的时间。
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。
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。
