大家早上好，有段時(shí)間沒(méi)更新文章了。

其實(shí)疫情期間在家呆了一個(gè)多月的時(shí)間不能出門，時(shí)間倒是挺多的，我也利用這段時(shí)間寫了幾篇新文章。但由于新寫的這些文章大都是配合著新書(shū)中的內(nèi)容的，受疫情的影響我寫的新書(shū)遲遲不能出版，導(dǎo)致這些文章也無(wú)法發(fā)布，等得我好是焦急。希望疫情早日結(jié)束，大家都能快點(diǎn)恢復(fù)到正常的生活當(dāng)中。

那么今天先發(fā)布一篇和Android無(wú)關(guān)的技術(shù)文章。

https這項(xiàng)技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用得非常廣泛了。隨著蘋果、Google等各大互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)頭企業(yè)紛紛在自己的操作系統(tǒng)、瀏覽器等主流產(chǎn)品中強(qiáng)制要求使用https，http的淘汰也正式進(jìn)入了倒計(jì)時(shí)。

其實(shí)https對(duì)于客戶端開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)并沒(méi)有什么需要特別注意的地方，因?yàn)榇a和寫http請(qǐng)求時(shí)并沒(méi)有什么兩樣。但也正是因?yàn)檫@個(gè)原因，導(dǎo)致許多客戶端開(kāi)發(fā)人員對(duì)https并不了解，只知道它是安全的加密網(wǎng)絡(luò)傳輸，對(duì)其具體的工作原理卻一無(wú)所知。

那么客戶端開(kāi)發(fā)人員到底需不需要了解https呢？我認(rèn)為還是有一定必要的，掌握了https的工作原理可以幫助你更加有效地理解并解決一些工作當(dāng)中遇到的問(wèn)題。另外，有很多公司也喜歡在面試的時(shí)候問(wèn)一些https相關(guān)的問(wèn)題，如果你完全不了解的話，在這里就很容易會(huì)被刷掉。

我自己當(dāng)初在學(xué)習(xí)https的時(shí)候查閱了很多網(wǎng)上的資料，但是絕大多數(shù)的文章寫得都不是那么易懂，讓不少人對(duì)https產(chǎn)生了一些畏懼。我認(rèn)為要想理解https的工作原理，并不一定非得要知道它方方面面的細(xì)節(jié)（網(wǎng)上許多文章就是因?yàn)閷懙锰?xì)，導(dǎo)致很難懂），其實(shí)只要掌握它的整體工作流程，以及搞清楚為什么它能夠保證網(wǎng)絡(luò)通信的安全就可以了。因此，今天我就給大家?guī)?lái)一篇最好懂的https講解。

在正式開(kāi)始講解https之前我們還得先搞清楚兩個(gè)概念：什么是對(duì)稱加密，以及什么是非對(duì)稱加密？這兩個(gè)概念都是屬于加密學(xué)中的基礎(chǔ)知識(shí)，其實(shí)非常好懂。

對(duì)稱加密比較簡(jiǎn)單，就是客戶端和服務(wù)器共用同一個(gè)密鑰，該密鑰可以用于加密一段內(nèi)容，同時(shí)也可以用于解密這段內(nèi)容。對(duì)稱加密的優(yōu)點(diǎn)是加解密效率高，但是在安全性方面可能存在一些問(wèn)題，因?yàn)槊荑€存放在客戶端有被竊取的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)稱加密的代表算法有：AES、DES等。

而非對(duì)稱加密則要復(fù)雜一點(diǎn)，它將密鑰分成了兩種：公鑰和私鑰。公鑰通常存放在客戶端，私鑰通常存放在服務(wù)器。使用公鑰加密的數(shù)據(jù)只有用私鑰才能解密，反過(guò)來(lái)使用私鑰加密的數(shù)據(jù)也只有用公鑰才能解密。非對(duì)稱加密的優(yōu)點(diǎn)是安全性更高，因?yàn)榭蛻舳税l(fā)送給服務(wù)器的加密信息只有用服務(wù)器的私鑰才能解密，因此不用擔(dān)心被別人破解，但缺點(diǎn)是加解密的效率相比于對(duì)稱加密要差很多。非對(duì)稱加密的代表算法有：RSA、ElGamal等。

掌握了這兩個(gè)概念之后，我們就可以開(kāi)始學(xué)習(xí)https了。這里先提前拋出一個(gè)問(wèn)題，同時(shí)也是面試時(shí)可能經(jīng)常會(huì)問(wèn)到的一個(gè)問(wèn)題：https為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，使用的是?duì)稱加密還是非對(duì)稱加密呢？

學(xué)完本篇文章之后你就能知道答案了。

首先我們來(lái)看一下，傳統(tǒng)的http方式在網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)存在哪些問(wèn)題。

由于我們?cè)趥鬏敂?shù)據(jù)時(shí)信息都是明文的，因此很容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)被監(jiān)聽(tīng)和竊取的情況。示意圖如下：

另外，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)還有可能被一些別有用心的人篡改，導(dǎo)致瀏覽器與網(wǎng)站收發(fā)的內(nèi)容不一致。示意圖如下：

也就是說(shuō)，使用http傳輸數(shù)據(jù)至少存在著數(shù)據(jù)被監(jiān)聽(tīng)以及數(shù)據(jù)被篡改這兩大風(fēng)險(xiǎn)，因此http是一種不安全的傳輸協(xié)議。

那么解決方案大家肯定都知道是使用https，但是我們先嘗試著自己思考一下該如何保證http傳輸?shù)陌踩?，進(jìn)而也就能一步步地理解https的工作原理了。

既然數(shù)據(jù)以明文的形式在網(wǎng)絡(luò)上傳輸是不安全的，那么我們顯然要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密才行。剛才提到了，加密方式主要有兩種，對(duì)稱加密和非對(duì)稱加密。對(duì)稱加密的優(yōu)點(diǎn)是加解密效率高，而我們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)上傳輸數(shù)據(jù)是非常講究效率的，因此這里很明顯應(yīng)該使用對(duì)稱加密。示意圖如下：

可以看到，由于我們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)都是密文，所以不怕被監(jiān)聽(tīng)者獲取到，因?yàn)樗麄儫o(wú)法得知原文是什么。而瀏覽器收到密文之后，只需要使用和網(wǎng)站相同的密鑰來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解密就可以了。

這種工作機(jī)制看上去好像確實(shí)保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，但是卻存在一個(gè)巨大的漏洞：瀏覽器和網(wǎng)站怎樣商定使用什么密鑰呢？

這絕對(duì)是一個(gè)計(jì)算機(jī)界的難題，瀏覽器和網(wǎng)站要使用相同的密鑰才能正常對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加解密，但是如何讓這個(gè)密鑰只讓它們倆知曉，而不被任何監(jiān)聽(tīng)者知曉呢？你會(huì)發(fā)現(xiàn)不管怎么商定，瀏覽器和網(wǎng)站的首次通信過(guò)程必定是明文的。這就意味著，按照上述的工作流程，我們始終無(wú)法創(chuàng)建一個(gè)安全的對(duì)稱加密密鑰。

所以，只使用對(duì)稱加密看來(lái)是永遠(yuǎn)無(wú)法解決這個(gè)問(wèn)題了，這個(gè)時(shí)候我們需要將非對(duì)稱加密引入進(jìn)來(lái)，協(xié)助解決無(wú)法安全創(chuàng)建對(duì)稱加密密鑰的問(wèn)題。

那么為什么非對(duì)稱加密就可以解決這個(gè)問(wèn)題呢？我們還是通過(guò)示意圖的方式來(lái)理解一下：

可以看到，如果我們想要安全地創(chuàng)建一個(gè)對(duì)稱加密的密鑰，可以讓瀏覽器這邊來(lái)隨機(jī)生成，但是生成出來(lái)的密鑰不能直接在網(wǎng)絡(luò)上傳輸，而是要用網(wǎng)站提供的公鑰對(duì)其進(jìn)行非對(duì)稱加密。由于公鑰加密后的數(shù)據(jù)只能使用私鑰來(lái)解密，因此這段數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上傳輸是絕對(duì)安全的。而網(wǎng)站在收到消息之后，只需要使用私鑰對(duì)其解密，就獲取到瀏覽器生成的密鑰了。

另外，使用這種方式，只有在瀏覽器和網(wǎng)站首次商定密鑰的時(shí)候需要使用非對(duì)稱加密，一旦網(wǎng)站收到了瀏覽器隨機(jī)生成的密鑰之后，雙方就可以都使用對(duì)稱加密來(lái)進(jìn)行通信了，因此工作效率是非常高的。

那么，上述的工作機(jī)制你認(rèn)為已經(jīng)非常完善了嗎？其實(shí)并沒(méi)有，因?yàn)槲覀冞€是差了非常關(guān)鍵的一步，瀏覽器該怎樣才能獲取到網(wǎng)站的公鑰呢？雖然公鑰是屬于公開(kāi)的數(shù)據(jù)，在網(wǎng)絡(luò)上傳輸不怕被別人監(jiān)聽(tīng)，但是如果公鑰被別人篡改了怎么辦？示意圖如下：

也就是說(shuō)，只要我們從網(wǎng)絡(luò)上去獲取任何網(wǎng)站的公鑰，就必然存在著公鑰被篡改的風(fēng)險(xiǎn)。而一旦你使用了假的公鑰來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，那么就可以被別人以假的私鑰進(jìn)行解密，后果不堪設(shè)想。

方案設(shè)計(jì)到這里好像已經(jīng)進(jìn)入了死胡同，因?yàn)闊o(wú)論如何我們都無(wú)法安全地獲取到一個(gè)網(wǎng)站的公鑰，而我們顯然也不可能將世界上所有網(wǎng)站的公鑰都預(yù)置在操作系統(tǒng)當(dāng)中。

這個(gè)時(shí)候，就必須引入一個(gè)新的概念來(lái)打破僵局了：CA機(jī)構(gòu)。

CA機(jī)構(gòu)專門用于給各個(gè)網(wǎng)站簽發(fā)數(shù)字證書(shū)，從而保證瀏覽器可以安全地獲得各個(gè)網(wǎng)站的公鑰。那么CA機(jī)構(gòu)是如何完成這個(gè)艱巨的任務(wù)的呢？下面開(kāi)始一步步解析。

首先，我們作為一個(gè)網(wǎng)站的管理員需要向CA機(jī)構(gòu)進(jìn)行申請(qǐng)，將自己的公鑰提交給CA機(jī)構(gòu)。CA機(jī)構(gòu)則會(huì)使用我們提交的公鑰，再加上一系列其他的信息，如網(wǎng)站域名、有效時(shí)長(zhǎng)等，來(lái)制作證書(shū)。

證書(shū)制作完成后，CA機(jī)構(gòu)會(huì)使用自己的私鑰對(duì)其加密，并將加密后的數(shù)據(jù)返回給我們，我們只需要將獲得的加密數(shù)據(jù)配置到網(wǎng)站服務(wù)器上即可。

然后，每當(dāng)有瀏覽器請(qǐng)求我們的網(wǎng)站時(shí)，首先會(huì)將這段加密數(shù)據(jù)返回給瀏覽器，此時(shí)瀏覽器會(huì)用CA機(jī)構(gòu)的公鑰來(lái)對(duì)這段數(shù)據(jù)解密。

如果能解密成功，就可以得到CA機(jī)構(gòu)給我們網(wǎng)站頒發(fā)的證書(shū)了，其中當(dāng)然也包括了我們網(wǎng)站的公鑰。你可以在瀏覽器的地址欄上，點(diǎn)擊網(wǎng)址左側(cè)的小鎖圖標(biāo)來(lái)查看證書(shū)的詳細(xì)信息，如下圖所示。

得到了公鑰之后，接下來(lái)的流程就和剛才示意圖中所描述的一樣了。

而如果無(wú)法解密成功，則說(shuō)明此段加密數(shù)據(jù)并不是由一個(gè)合法的CA機(jī)構(gòu)使用私鑰加密而來(lái)的，有可能是被篡改了，于是會(huì)在瀏覽器上顯示一個(gè)著名的異常界面，如下圖所示。

那么你可能會(huì)問(wèn)了，有了CA機(jī)構(gòu)之后就真的安全了嗎？我們?cè)跒g覽器端要使用CA機(jī)構(gòu)的公鑰來(lái)解密數(shù)據(jù)，那么又該如何安全地獲取到CA機(jī)構(gòu)的公鑰呢？

這個(gè)問(wèn)題就很好解決了，因?yàn)槭澜缟系木W(wǎng)站是無(wú)限多的，而CA機(jī)構(gòu)總共就那么幾家。任何正版操作系統(tǒng)都會(huì)將所有主流CA機(jī)構(gòu)的公鑰內(nèi)置到操作系統(tǒng)當(dāng)中，所以我們不用額外獲取，解密時(shí)只需遍歷系統(tǒng)中所有內(nèi)置的CA機(jī)構(gòu)的公鑰，只要有任何一個(gè)公鑰能夠正常解密出數(shù)據(jù)，就說(shuō)明它是合法的。

Windows系統(tǒng)的內(nèi)置證書(shū)如下：

但是即使使用CA機(jī)構(gòu)的公鑰能夠正常解密出數(shù)據(jù)，目前的流程也還是存在問(wèn)題的。因?yàn)槊恳患褻A機(jī)構(gòu)都會(huì)給成千上萬(wàn)的網(wǎng)站制作證書(shū)，假如攻擊者知道abc.com使用的是某家CA機(jī)構(gòu)的證書(shū)，那么他也可以同樣去這家CA機(jī)構(gòu)申請(qǐng)一個(gè)合法的證書(shū)，然后在瀏覽器請(qǐng)求abc.com時(shí)對(duì)返回的加密證書(shū)數(shù)據(jù)進(jìn)行替換。示意圖如下：

可以看到，由于攻擊者申請(qǐng)的證書(shū)也是由正規(guī)CA機(jī)構(gòu)制作的，因此這段加密數(shù)據(jù)當(dāng)然可以成功被解密。

也正是因?yàn)檫@個(gè)原因，所有CA機(jī)構(gòu)在制作的證書(shū)時(shí)除了網(wǎng)站的公鑰外，還要包含許多其他數(shù)據(jù)，用來(lái)輔助進(jìn)行校驗(yàn)，比如說(shuō)網(wǎng)站的域名就是其中一項(xiàng)重要的數(shù)據(jù)。

同樣是剛才的例子，如果證書(shū)中加入了網(wǎng)站的域名，那么攻擊者就只能無(wú)功而返了。因?yàn)?，即使加密?shù)據(jù)可以被成功解密，但是最終解密出來(lái)的證書(shū)中包含的域名和瀏覽器正在請(qǐng)求的域名對(duì)不上，那么此時(shí)瀏覽器仍然會(huì)顯示異常界面。示意圖如下：

好了，方案設(shè)計(jì)到這里，其實(shí)我們的網(wǎng)絡(luò)傳輸就已經(jīng)做到足夠的安全了。當(dāng)然，這其實(shí)也就是https的工作原理。

那么回到一開(kāi)始的問(wèn)題：https使用的是對(duì)稱加密還是非對(duì)稱加密呢？答案也很明顯了，https使用的是對(duì)稱加密與非對(duì)稱加密相結(jié)合的方式。

當(dāng)然，如果你想繼續(xù)深入研究，https中還有許許多多的細(xì)節(jié)值得去挖掘。但是繼續(xù)寫下去的話，這篇文章可能就不再是最好懂的https講解了，所以我覺(jué)得寫到這里剛剛好。

假如你和我一樣，主要從事的是客戶端方向的開(kāi)發(fā)，那么了解這么多https的知識(shí)已經(jīng)足夠應(yīng)對(duì)常見(jiàn)的面試以及工作中遇到的問(wèn)題了。

到此這篇關(guān)于最好懂的HTTPS講解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)HTTPS講解內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！