HTTPS加密协议与握手过程

HTTPS（超文本传输安全协议）是一种网络安全传输协议。在计算机网络上，HTTPS经由HTTP进行通信，但是利用了SSL/TLS来加密数据包。HTTPS开发的主要目的，是提供对网络服务器的身份认证，保护交换数据的隐私与完整性，对窃听和中间人攻击提供合理的防护。TLS（传输层安全协议），及其前身SSL（安全套接层）是一种安全协议，目的是为互联网通信提供安全及数据完整性的保障，本文对HTTPS加密协议（SSL/TLS握手阶段）进行详细介绍。

 

HTTPS加密协议（SSL/TLS握手阶段）

SSL/TLS协议的基本思路是公钥加密法，客户端先向服务器索要公钥，然后用公钥加密信息，服务器收到密文后，用自己的私钥解密。

这里需要解决两个问题：

1. 如何保证公钥不被篡改？
2. 公钥加密计算量太大，如何减少耗用时间？

对于如何保证公钥不被篡改，将公钥放在数字证书中，只要证书是可信的（证书是经过证书颁发机构CA公证颁发的，客户端拿到后可以去CA验证，看这个证书是不是合格并且属于该域名的），公钥就是可信的。

对于减少公钥加密计算耗时，对于每一次通话，客户端和服务器都生成一个“对话密钥”，用它来加密信息。由于”对话密钥“是对称加密，所以运算速度非常快，而服务器公钥只用于加密”对话密钥“本身，这样就减少了加密运算的消耗时间。

如上图所示，整个SSL/TLS握手阶段一共有4次通信：

1.客户端发出请求（ClientHello）

首先，客户端先向服务器发出加密通信的请求，并向服务器提供以下信息：

• 支持的协议版本，如TLS 1.0
• 一个客户端生成的随机数，稍后用于生成对话密钥
• 支持的加密方法，如RSA公钥加密
• 支持的压缩方法

2.服务器回应（ServerHello）

• 确认加密通信协议版本。如果浏览器与服务器支持的版本不一致，则服务器关闭加密通信
• 一个服务器生成的随机数，稍后用于生成对话密钥
• 确认加密方法
• 服务器证书

此处，如果服务器需要确认客户端的身份，如金融机构需要客户提供USB密钥（U盾），就会向客户端请求证书。

3.客户端回应

• 一个随机数，稍后用于生成对话密钥，并且只用服务器的公钥加密，防止被窃听
• 编码改变通知，表示随后的信息都将用双方商定的加密方法和密钥发送
• 客户端握手结束通知，表示客户端的握手阶段已经结束。这一项同时也是前面发送的所有内容的hash值，用来供服务器校验

如果前一步要求了客户端证书，则会发送证书及相关信息。

4.服务器回应

• 编码改变通知，表示随后的信息都将用双方商定的加密方法和密钥发送
• 服务器握手结束通知，表示服务器的握手阶段已经结束。这一项同时也是前面发送的所有内容的hash值，用来供客户端校验

至此，整个握手阶段全部结束。接下来，客户端与服务器进入HTTPS加密通信，就完全是使用普通的HTTP协议，只不过用”会话密钥“加密内容。

 

总结

SSL/TLS握手阶段的所有通信都是明文传输的（除了随机数3）：

1. 客户端->服务器：随机数1，支持的协议，支持的加密方法
2. 服务器->客户端：随机数2，确认协议和加密方法，证书
3. 客户端->服务器：随机数3（加密），编码通知
4. 服务器->客户端：编码通知
5. 以后的所有通话都通过3个随机数生成的一个session key来进行加解密（由于随机数3中间人得不到，所以破解不了）