✒️ https

1. http VS https

	http	https
数据传输	明文传输	密文传输
连接建立	3次握手	3次握手 + 4次 SSL/TLS 握手
端口	80	443
潜在风险 & 对策	窃听、篡改、冒充	混合加密、摘要算法、数字证书

---

2. 具体措施

1) 混合加密 - 防窃听

1. 在连接建立时采用非对称加密
2. 在数据传输过程中采用对称加密

2) 摘要算法 - 防篡改

1. 客户端将明文数据通过指定的摘要算法生成摘要
2. 明文数据 & 摘要 经过公钥加密后传输
3. 服务端收到信息后，通过私钥解密，得到 明文数据 & 摘要
4. 服务端通过相同的摘要算法对明文生成摘要
5. 对比客户端传来的摘要 & 自己生成的摘要，一致则表示数据未被篡改

3) 数字证书 - 防冒充

1. 需要保证客户端收到的公钥确实是服务端的公钥，而非第三方冒充
2. CA 是权威的证书颁发机构，全球就几家，该机构通过 RSA 生成一对公私钥
3. 流程
   • 服务器将自己的公钥注册到 CA
   • 传输数据时，CA 将服务器的 公钥 & 证书认证机构 CA 的信息 & 持有者信息 & 证书有效期 & 其他信息 封装，得到 明文 P
   • 明文 P 通过 Hash 算法生成 H1
   • CA 用私钥对 H1 进行 RSA 加密，得到 S
   • P & S == 数字证书
   • 客户端收到数字证书后，对证书进行解析，用同样的 Hash 算法对 P 进行计算，得到 H2
   • 通常浏览器 & 操作系统中集成了 CA 的公钥信息，用 CA 公钥解密 S，得到 H3
   • 比较 H2 == H3 是否成立，若成立，则说明证书可以信任，可以从 P 中取出服务器的公钥进行后续操作
4. 证书链
   • 一般向 CA 申请的证书并非 根证书 签发，而是由 中间证书 机构签发的
   • 对于服务端传来的证书，如果浏览器之前没有存储该证书，那么，
     • 客户端会根据服务端证书的签发者，向 CA 请求该中间证书，
     • 若还是没有，继续向 CA 请求中间证书的签发者，直到 根证书
     • 然后通过已有的 根证书的公钥，验证中间证书的正确性，验证通过后，
     • 利用中间证书的公钥，验证服务端证书的正确性，验证通过，则说明可以信任
5. 借助证书链，将根证书尽可能隔离，尽可能保证了根证书的安全性

---

3. 连接建立过程

1) TCP 三次握手

2) SSL/TLS 协议

① Client Hello

• 客户端向服务器端发送以下信息：
  • 客户端随机生成的随机数 [Client Random]
  • 客户端支持的 SSL/TLS 协议版本，例 TLS 1.2
  • 客户端支持的 密码套件，包含 密钥交换算法 & 签名算法 & 对称加密算法 & 摘要算法

② Server Hello

• 服务端收到请求后，得到 [Client Random]，发出响应，主要包含以下信息：
  • 服务端随机生成的随机数 [Server Random]
  • 确认使用的 SSL/TLS 协议版本，若浏览器不支持，则关闭加密通信
  • 确认使用的 密码套件
  • 服务器的 数字证书

③ 客户端回应

• 客户端收到服务器的回应后，需要经过以下步骤：
  • 通过浏览器 | 操作系统的 CA 公钥，验证服务器数据证书的真实性，认证通过后，
  • 从数据证书中取出 服务器的公钥 & 服务器的随机数 [Server Random]
  • 客户端随机生成随机数 [Random]，使用 服务器的公钥 加密，得到 [PreMaster Key]
  • 向服务器发送以下信息：
    • [PreMaster Key]
    • 加密算法改变通知，之后信息通过 [会话密钥] 加密通信
    • 客户端握手结束通知，
    • 将前面握手阶段的消息生成摘要，再用 [会话密钥] 加密，作为客户端第一条加密消息，能被服务器端正确解出则说明双方 [会话密钥] 一致
• 会话密钥 = [Client Random] + [Server Random] + [Random]

④ 服务端回应

• 服务端受到客户端回应后，取出 [PreMaster Key]，通过 服务端的私钥 解密，得到 [Random]
• 将 Client Hello 阶段得到的 [Client Random] + 自己的 [Server Random] + [Random] == 会话密钥
• 向客户端发送以下信息：
  • 加密算法改变通知，之后信息通过 [会话密钥] 加密通信
  • 服务端握手结束通知，
  • 将握手阶段产生的消息生成摘要，再用 [会话密钥] 加密，作为服务器端第一条加密消息，能被客户器端正确解出则说明双方 [会话密钥] 一致

3) 正常数据传输

• 通过协商好的 [会话密钥] 加密信息，进行传输

---

4. 缩短 https 握手次数

1) TCP Fast Open

① 是什么

• TCP Fast Open 是为了绕过 TCP 三次握手发送数据，在 Linux 3.7 内核版本之后，提供了 TCP Fast Open 功能，这个功能可以减少 TCP 连接建立的时延

② 前置条件

• 客户端和服务端都要同时支持才会生效
• 作用于非初次连接

③ 首次连接流程

• 客户端发送 SYN 报文，报文中包含 Fast Open 选项，且 选项中的 cookie == 空
• 服务端返回 SYN-ACK 报文，报文中包含 Fast Open 选项，且 选项中的 cookie == 服务器生成的 cookie
• 客户端收到 SYN-ACK 报文后，本地缓存 该 cookie

④ 非首次连接流程

• 客户端发送 SYN 报文，报文中包含 Fast Open 选项，且 选项中的 cookie == 之前缓存的 cookie，还同时携带应用数据
• 服务端对 SYN 报文的 cookie 进行校验
  • cookie 有效，则服务器端返回 SYN-ACK 报文，报文包含对应用数据的确认，随后向客户端返回响应数据，从而减少了 一个 RTT 的时间消耗
  • cookie 无效，则服务器端返回 SYN-ACK 报文，报文中没有对应用数据的确认

2) TLS v1.3

• TLS v1.3 握手过程只需要 1个 RTT 时间
• 会话恢复时，重连 TLS v1.3 只需要 0 个 RTT 时间