https总结

序

引入一个新的概念的时候，必然先阐述其相关方面已有的实现有哪些缺点，新的概念解决了哪些缺点。所以～让我们看看HTTP有哪些却缺点

缺点：

明文传输，传输信息容易被窃听 —- 窃听风险
不验证通信方的身份，因此可能会遭遇伪装 —- 冒充风险
无法验证报问的完整性，所以通信的信息可能已遭篡改 —- 篡改风险
1. 譬如强行植入的广告信息

而HTTPS的出现就正好解决了上述的三个问题。对于窃听风险使用加密措施解决，对于冒充风险使用证书认证解决，对于篡改风险使用完整性保护解决（信息摘要算法）

HTTPS概述

HTTPS其实就是http secure的意思。HTTP是应用层协议，位于HTTP协议之下是传输协议TCP。TCP负责传输，HTTP则定义了数据如何进行包装。所以HTTP传输给TCP什么样的数据包，其都会原样的发送个通讯方（仅仅将数据包分为了多个报报问段）。

HTTP —> TCP （明文传输）

而HTTPS相对于HTTP有哪些不同呢？其实就是在HTTP和TCP中间加多了一层加密层TLS/SSL。

通俗的讲，TLS、SSL其实是类似的东西，SSL是个加密套件，负责对HTTP的数据进行加密。TLS是SSL的升级版。现在提到HTTPS，加密套件基本指的是TLS。

原先是应用层将数据直接给到TCP进行传输，现在改成应用层将数据给到TLS/SSL，将数据加密后，再给到TCP进行传输。如下图所示

所以HTTPS本身并不是应用层的一个新的协议，只是HTTP在和TCP进行交接的中间，又新增了一层SSL/TLS协议。所以HTTPS可以理解为披着SSL/TLS协议外壳的HTTP而已。

HTTPS的加密—-混合加密

首先需要了解对称加密、非对称加密的区别。我们知道实际对通信加密的是SSL/TLS层。SSL/TLS采用是混合加密的机制，也就是对称加密和非对称加密的混合。使用非对称加密传输安全传输对称加密的密钥，之后使用对称加密的密钥进行通信从而提高整体的通讯效率。

接下来结合WireShark抓包详细阐述TLS的加密流程，TLS 是建立在 TCP 基础上的，因此必定需要先三次 TCP 握手建立 TCP 连接，然后再是建立 TLS。

Client Hello
1. Client Hello 报文：客户端对加密算法的支持度不同，因此需要向服务端发送客户端支持的 加密套件（Cipher Suite） ，同时还要生成一个 随机数 同时保存在客户端和发送给服务
Server Hello
1. ServerCertificate 报文：服务端收到 Client Hello 之后，向客户端发送 CA 认证的数字证书，用来鉴别服务端身份信息，同时还要生成一个 随机数 同时保存在服务端和发送给客户端
2. Server Hello Done 报文：表示服务端宣告第一阶段的客户端服务端握手协商结束
3. 可选：Certificate Request 报文：必要情况下，要求客户端发送证书验证身份
4. 可选：Server Key Exchange 报文：如果 CA 认证的数字证书提供的信息不够，服务端还可发送提供补充信息
Client Finish
1. Client Key Exchange 报文：客户端收到 CA 数字证书并通过验证，然后通过 CA 公钥解密获取到 服务端公钥。Client Key Exchange 报文包括有一个随机数，这个随机数被称为 Pre-master key/secret；一个表示随后的信息使用双方协商好的加密方法和密钥发送的通知；还有一个通过协商好的 HASH 算法对前面所有信息内容的 HASH 计算值，用来提供服务端校验。这些信息都通过服务端公钥加密传送给服务端
2. ExchangeCipherSpec 报文：该报文通知服务端，此后的通信都将使用协商好的加密算法计算对称密钥进行加密通信（也就是使用两个随机数以及第三个 Pre-master key/secret 随机数一起算出一个对称密钥 session key/secret）
3. Finished 报文：该报文包括连接至此的所有报文的校验值，使用已经生成的对称加密密钥加密
4. 可选：ClientCertificate 报文：如果服务端请求，客户端需要发送 CA 数字证书
5. 可选：CertificateVerify 报文：服务端如果要求 CA 数字证书，那么需要通过 HASH 算法计算一个服务端发送来的信息摘要
Server Finish
1. 服务端先私钥得出Pre-master key，同样使用这三个随机数得出对称加密密钥。服务端最后对客户端发送过来的 Finished 报文使用服务端对称密钥进行解密校验。
2. ClientCipherSpec 报文：报文通知服务端，此后的通信都将使用协商好的加密算法计算对称密钥 session key/secret 进行加密通信
3. Finished 报文：标志 TLS 连接建立成功
TLS 握手成功此后通过对称密钥 session key/secret 加密通信

握手：证书下发，密钥协商（这个阶段都是明文的）

数据传输：这个阶段才是加密的，用的就是握手阶段协商出来的对称密钥

进行整理，如下图所示

使用wireshark实战证明

本地地址和LeetCode-CN的交互

具体的流程如TLS 1.2 的官方文档，RFC-5246，其中的section-7.3所示

接下来，根据wireshark进行实际的验证

ClientHello阶段

客户端想服务端发送https请求链接，同时将自身支持的TLS版本，一个随机串Random，密码套件（非对称加密算法、对称加密算法、摘要算法）发送给服务端，同时返回的内容还有一些其他的信息，如compression_methods（压缩的算法）、extensions（扩展字段）

ServerHello阶段

服务端根据客户端获发送的数据，选择一套密码套件，以及自身的证书发送给客户端

选择的密码套件阐述：

TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256
1. ECDHE_RSA：密钥交换时采用的RSA非对称加密算法
2. AES_128_GCM：握手通讯后使用AES对称算法，密钥长度为128
3. SHA256：摘要算法使用的是SHA256

服务端将自身的证书发送给客户端--- 服务端Say hello 阶段

Server Certificate阶段

服务端发完上面的 ServerHello 后立即发这个包

整个证书内容展开来看如下：

其中subject展开整理如下：
```
CountryName: CN
printableString: Shanghai
printableString: IT
uTF8String: 领扣网络（上海）有限公司
printableString: leetcode-cn.com
```
还有一个很重要的内容 subjectPublicKeyInfo（证书的公钥信息）：

整体来看，证书共分为如下的内容：

执行了客户端 + 服务端的两个hello阶段，然后在发送一个Certificate包，用于传递证书，待客户端校验
Server Hello Done 阶段

标识着 serverHello 这个握手过程结束了
Client ClientKeyExchange 阶段

紧接着 ServerHelloDone 发送，用于协商出 premaster_secret，同之前的 ServerKeyExchange 配合使用的。
生成最终通信的对称加密秘钥master_secret

这一步不是抓包的信息，而是客户端和服务端此时都在自己端内所做的事情，非常关键。

就是计算出最终对称加密用的秘钥 master_secret，这也是整个花里胡哨的过程，最终且唯一的一个目的，并且两端算出来的结果肯定是一样的。

HTTPS 的目的，不就是双方协商出一个共同的对称加密秘钥么，怕被中间人拦截到，所以做的证书呀，非对称加密算法呀，秘钥协商算法等复杂的规定。

那 master_secret 是怎么计算出来的呢？

还记不记得之前我们得到了三个随机数：

随机数 1（客户端随机数）：在 ClientHello 消息里，由客户端生成的随机数，是： f52870c0be8c82f46f6ae0c5ad1be08a550bda92416bafebe54b9923b0795150

随机数 2（服务端随机数）：在 ServerHello 消息里，由服务端生成的随机数，是：

d763c799e2dea5f59fb9dc12a476598d9fc486e0f43d57148bd15f137793f77a

随机数 3（pre_master)：通过秘钥交换算法 ECDHE 计算出的，我们叫它 pre_master。

最终的对称加密秘钥 master_secret，就是根据这三个随机数共同计算出来的。

一旦双方协商出来了这个相同的对称秘钥，那就可以开始愉快地安全通信了，TLS 层的工作也就圆满完成。

所以可想而知，接下来的工作，就都是收尾工作了，因为秘钥已经协商好了。就可以开心的用协商的密钥进行加密通讯了，啦啦啦
Client ChangeCipherSpec阶段

秘钥改变通知，此时客户端已经生成了 master_secret，之后的消息将都通过 master secret 来加密
Encrypted Handshake Message 阶段

用于数据验证
Server ChangeCipherSpec阶段

也是秘钥改变通知，此时服务端也已经生成了 master_secret 了，后面的通信都用此值加密。
Server Finish阶段

同 Client Finish，服务器端发送握手结束通知，同时会带上前面所发内容的签名到客户端，保证前面通信数据的正确性。