要说清楚 HTTPS 协议的完结原理，至少需求如下几个布景常识。

大致了解几个根本术语（HTTPS、SSL、TLS）的意义

大致了解 HTTP 和 TCP 的联系（尤其是“短衔接”VS“长衔接”）

大致了解加密算法的概念（尤其是“对称加密与非对称加密”的差异）

大致了解 CA 证书的用处

考虑到许多技能菜鸟或许不了解上述布景，俺先用最简略的文字描述一下。假设你自以为不是菜鸟，请略过本章节，直接去看“HTTPS 协议的需求”。

先弄清几个术语——HTTPS、SSL、TLS

1. “HTTP”是干嘛用滴？

首要，HTTP 是一个 *** 0x02 系统指令带着UNC途径协议，是专门用来帮你传输 Web 内容滴。关于这个协议，就算你不了解，至少也听说过吧？比方你访问俺的博客的主页，浏览器地址栏会呈现如下的网址 http://program-think.blogspot.com/

俺加了粗体的部分便是指 HTTP 协议。大部分网站都是通过 HTTP 协议来传输 Web 页面、以及 Web 页面上包含的各种东东（图片、CSS 样

式、 *** 脚本）。

2. “SSL/TLS”是干嘛用滴？

SSL 是洋文“Secure Sockets Layer”的缩写，中文叫做“安 *** 接层”。它是在上世纪90时代中期，由网景公司规划的。（趁便插一句，网景公司不光创造晰 SSL，还创造晰许多 Web 的基础设施——比方“CSS 样式表”和“ *** 脚本”）

为啥要创造 SSL 这个协议捏？由于原先互联网上运用的 HTTP 协议是明文的，存在许多缺陷——比方传输内容会被窃视（嗅探）和篡改。创造 SSL 协议，便是为了处理这些问题。

到了1999年protocol=UDP localport=449，SSL 由于运用广泛，现已成为互联网上的事实规范。IETF 就在那年把 SSL 规范化。规范化之后的称号改为 TLS（是“Transport Layer Security”的缩写），中文叫做“传输层安全协议”。

许多相关的文章都把这两者并排称号（SSL/TLS），由于这两者可以视作同一个东西的不同阶段。

3. “HTTPS”是啥意思？

解说完 HTTP 和 SSL/TLS，现在就可以来解说 HTTPS 啦。我们一般所说的 HTTPS 协议，说白了便是“HTTP 协议”和“SSL/TLS 协议”的组合。你可以把 HTTPS 大致了解为——“HTTP over SSL”或“HTTP over TLS”（横竖 SSL 和 TLS 差不多）。

再来说说 HTTP 协议的特色

作为布景常识介绍，还需求再略微谈一下 HTTP 协议自身的特色。HTTP 自身有许多特色，考虑到篇幅有限，俺只谈那些和 HTTPS 相关的特色。

1. HTTP 的版别和前史

现在我们用的 HTTP 协议，版别号是 1.1（也便是 HTTP 1.1）。这个 1.1 版别是1995年末开端起草的（技能文档是 RFC2068），并在1999年正式发布（技能文档是 RFC2616）。

在 1.1 之前，还有从前呈现过两个版别“0.9 和 1.0”，其间的 HTTP 0.9 【没有】被广泛运用，而 HTTP 1.0 被广泛运用过。

别的，听说下一年（2015）IETF 就要发布 HTTP 2.0 的规范了。俺拭目而待。

2. HTTP 和 TCP 之间的联系

简略地说，TCP 协议是 HTTP 协议的柱石——HTTP 协议需求依托 TCP 协议来传输数据。

在 *** 分层模型中，TCP 被称为“传输层协议”，而 HTTP 被称为“运用层协议”。有许多常见的运用层协议是以 TCP 为基础的，比方“FTP、 *** TP、POP、IMAP”等。

TCP 被称为“面向衔接”的传输层协议。关于它的详细细节，俺就不展开了（不然篇幅又失控了）。你只需知道：传输层首要有两个协议，分别是 TCP 和 UDP。TCP 比 UDP 更牢靠。你可以把 TCP 协议幻想成某个水管，发送端这头进水，接纳端那头就出水。而且 TCP 协议可以确保，先发送的数据先抵达（与之相反，UDP 不保证这点）。

3. HTTP 协议怎么运用 TCP 衔接？

HTTP 对 TCP 衔接的运用，分为两种办法：俗称“短衔接”和“长衔接”（“长衔接”又称“耐久衔接”，洋文叫做“Keep-Alive”或“Persistent Connection”）

假设有一个网页，里边包含许多图片，还包含许多【外部的】CSS 文件和 *** 文件。在“短衔接”的方式下，浏览器会先建议一个 TCP 衔接，拿到该网页的 HTML 源代码（拿到 HTML 之后，这个 TCP 衔接就封闭了）。然后，浏览器开端分析这个网页的源码，知道这个页面包含许多外部资源（图片、CSS、 *** ）。然后针对【每一个】外部资源，再分别建议一个个 TCP 衔接，把这些文件获取到本地（相同的，每抓取一个外部资源后，相应的 TCP 就断开）

相反，假设是“长衔接”的办法，浏览器也会先建议一个 TCP 衔接去抓取页面。可是抓取页面之后，该 TCP 衔接并不会当即封闭，而是暂时先坚持设备签名文件着（所谓的“Keep-Alive”）。然后浏览器分析 HTML 源码之后，发现有许多外部资源，就用方才那个 TCP 衔接去抓取此页面的外部资源。

在 HTTP 1.0 版别，【默许】运用的是“短衔接”（那时分是 Web 诞生初期，网页相对简略，“短衔接”的问题不大）；

到了1995年末开端拟定 HTTP 1.1 草案的时分，网页现已开端变得杂乱（网页内的图片、脚本越来越多了）。这时分再用短衔接的办法，功率太低下了（由于树立 TCP 衔接是有“时刻本钱”和“CPU 本钱”滴）。所以，在 HTTP 1.1 中，【默许】选用的是“Keep-Alive”的办法。

关于“Keep-Alive”的更多介绍，可以拜见 *** 词条（在“这儿”）

谈谈“对称加密”和“非对称加密&rdcd /tmpquo;的概念

1. 啥是“加密”和“解密”？

浅显而言，你可以把“加密”和“解密”了解为某种【互逆的】数学运算。就比方“加法和减法”互为逆运算、“乘法和除法”互为逆运算。

“加密”的进程，便是把“明文”变成“密文”的进程；反之，“解密”的进程，便是把“密文”变为“明文”。在这两个进程中，都需求一个要害的东东——叫做“密钥”——来参加数学运算。

2. 啥是“对称加密”？

所谓的“对称加密技能”，意思便是说：“加密”和“解密”运用【相同的】密钥。这个比较好了解。就比方你用 7zip 或 WinRAR 创建一个带暗码（口令）的加密压缩包。当你下次要把这个压缩文件解开的时分，你需求输入【相同的】暗码。在这个比方中，暗码/口令就好像方才说的“密钥”。

3. 啥是“非对称加密”？

所谓的“非对称加密技能”，意思便是说：“加密”和“解密”运用【不同的】密钥。这玩意儿比较难了解，也比较难想到。当年“非对称加密”的创造，还被称为“暗码学”前史上的一次革新。

由于篇幅有限，对“非对称加密”这个论题，俺就不展开了。有空的话，再独自写一篇扫盲。

4. 各自有啥优缺陷？

看完方才的界说，很显然：（从功用视点而言）“非对称加密”精干的工作比“对称加密”要多。这是“非对称加密”的长处。可是“非对称加密”的完结，一般需求涉及到“杂乱数学问题”。所以，“非对称加密”的功用一般要差许多（相对于“对称加密”而言）。

这两者的优缺陷，也影响到了 SSL 协议的规划。

CA 证书的原理及用处

关于这方面，请看俺4年前写的《数字证书及CA的扫盲介绍》。这儿就不再重复啰嗦了，以免篇幅太长。

HTTPS 协议的需求是啥？

花了许多口水，总算把布景常识说完了。下面正式进入正题。先来说说最初规划 HTTPS 是为了满意哪些需求？

许多介绍 HTTPS 的文章一上来就给你讲完结细节。个人觉得：这是欠好的做法。早在2009年开博的时分，发过一篇《学习技能的三部曲：WHAT、HOW、WHY》，其间谈到“WHY 型问题”的重要性。一上来就给你讲协议细节，你充其量只能知道 WHAT 和 HOW，无法了解 WHY。俺在前一个章节讲了“布景常识”，在这个章节讲了“需求”，这就有助于你了解：最初为什么要规划成这样？——这便是 WHY 型的问题。

兼容性

由所以先有 HTTP 再有 HTTPS。所以，HTTPS 的规划者肯定要考虑到对原有 HTTP 的兼容性。

这儿所说的兼容性包含许多方面。比方已有的 Web 运用要尽或许无缝地迁移到 HTTPS；比方对浏览器厂商而言，改动要尽或许小；……

根据“兼容性”方面的考虑，很简单得出如下几个定论：

1. HTTPS 仍是要根据 TCP 按F7(单步步入)进入到实行MassageBoxA的进程中，我们会看到如下界面：来传输

（假设改为 UDP 作传输层，无论是 Web 服务端仍是浏览器客户端，都要大改，动态太大了）

2. 独自运用一个新的协议，把 HTTP 协议包裹起来

（所谓的“HTTP over SSL”，实际上是在原有的 HTTP 数据外面加了一层 SSL 的封装。HTTP 协议原有的 GET、POST 之类的机制，根本上原封不动）

打个比方：假设本来的 HTTP 是塑料水管，简单被戳破；那么现在新规划的 HTTPS 就像是在原有的塑料水管之外，再包一层金属水管。一来，原有的塑料水管照样工作；二来，用金属加固了之后，不简单被戳破。

可扩展性

前面说了，HTTPS 适当所以“HTTP over SSL”。

假设 SSL 这个协议在“可扩展性”方面的规划满意牛逼，那么它除了能跟 HTTP 调配，还可以跟其它的运用层协议调配。岂不美哉？

现在看来，最初规划 SSL 的人的确比较牛。现在的 SSL/TLS 可以跟许多常用的运用层协议（比方：FTP、 *** TP、POP、Telnet）调配，来强化这些运用层协议的安全性。

接着方才打的比方：假设把 SSL/TLS 视作一根用来加固的金属管，它不仅可以用来加固输水的管道，还可以用来加固输煤气的管道。

保密性（防泄密）

HTTPS 需求做到满意好的保密性。

提到保密性，首要要可以对立嗅探（行话叫 Sniffer）。所谓的“嗅探”，浅显而言便是监督你的 *** 传输流量。假设你运用明文的 HTTP 上网，那么监督者通过嗅探，就知道你在访问哪些网站的哪些页面。

嗅探是最初级的侵犯办法。除了嗅探，HTTPS 还需求能对立其它一些略微高档的侵犯办法——比方“重放侵犯”（后边讲协议原理的时分，会再聊）。

完整性（防篡改）

除了“保密性”，还有一个相同重要的方针是“确保完整性”。关于“完整性”这个概念，在之前的博文《扫盲文件完整性校验——关于散列值和数字签名》中大致提过。健忘的同学再去温习一下。

在创造 HTTPS 之前，由于 HTTP 是明文的，不光简单被嗅探，还简单被篡改。

举个比方：

比方我们天朝的 *** 运营商（ISP）都比较流氓，常常有网友诉苦说访问某网站（本来是没有广告的），竟然会跳出许多中国电信的广告。为啥会这样捏？由于你的 *** 流量需求通过 ISP 的线路才干抵达公网。假设你运用的是明文的 HTTP，ISP 很简单就可以在你访问的页面中植入广告。

所以，最初规划 HTTPS 的时分，还有一个需求是“确保 HTTP 协议的内容不被篡改”。

实在性（防冒充）

在谈到 HTTPS 的需求时，“实在性”常常被疏忽。其实“实在性”的重要程度不亚于前面的“保密性”和“完整性”。

举个比方：

你由于运用网银，需求访问该网银的 Web 站点。那么，你怎么确保你访问的网站的确是你想访问的网站？（这话有点绕口令）

有些单纯的同学会说：通过看网址里边的域名，来确保。为啥说这样的同学是“单纯的”？由于 DNS 系统自身是不牢靠的（尤其是在规划 SSL 的那个时代，连 DNSSEC 都还没创造）。由于 DNS 的不牢靠（存在“域名诈骗”和“域名绑架”），你看到的网址里边的域名【未必】是实在滴！

（不了解“域名诈骗”和“域名绑架”的同学，可以拜见俺之前写的《扫盲 DNS 原理，兼谈“域名绑架”和“域名诈骗/域名污染”》）

所以，HTTPS 协议有必要有某种机制来确保“实在性”的需求（至于怎么确保，后边会细聊）。

功用

再来说终究一个需求——功用。

引进 HTTPS 之后，【不能】导致功用变得太差。不然的话，谁还愿意用？

为了确保功用，SSL 的规划者至少要考虑如下几点：

怎么选择加密算法（“对称”or“非对称”）？

怎么统筹 HTTP 选用的“短衔接”TCP 办法？

（SSL 是在1995年之前开端规划的，那时分的 HTTP 版别仍是 1.0，默许运用的是“短衔接”的 TCP 办法——默许不启用 Keep-Alive）

小结

以上便是规划 SSL 协议时，有必要统筹的各种需求。后边聊协议的完结时，俺会拿 SSL 协议的特色跟前面的需求作对照。看看这些需求是怎么逐个满意滴。

规划 HTTPS 协议的首要难点

规划 HTTPS 这个协议，有好几个难点。俺个人以为更大的难点在于“密钥交流”。

在传统的暗码学场景中，假设张三要跟李四树立一个加密通讯的途径，两边事前要约好好运用哪种加密算法？一同也要约好好运用的密钥是啥？在这个场景中，加密算法的【类型】让旁人知道，没太大联系。可是密钥【千万不能】让旁人知道。一旦旁人知道了密钥，天然就可以破解通讯的密文，得到明文。

好，现在回到 HTTPS 的场景。

当你访问某个公网的网站，你的浏览器和网站的服务器之间，假设要树立加密通讯，必定要商议好两边运用啥算法，啥密钥。——在 *** 通讯术语中，这个进程称之为“握手/handshake”。在握手阶段，由于加密办法还没有洽谈好，所以握手阶段的通讯必定是【明文】滴！既然是明文，天然有或许被第三方窃视到。然后，还要考虑到两边之间隔着一个互联网，什么样的窃视都或许发生。

因此，在握手的进程中，怎么做到安全地交流密钥信息，而不让周围的第三方看到。这便是规划 HTTPS 更大的难点。

完毕

本文费这么多口水，来介绍 HTTPS 的“需求”和“难点”，为啥捏？由于只要当你了解这些，后边介绍 SSL/TLS 的完结原理时，你才干了解——最初为啥要把协议规划成这个姿态。

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