超文本傳輸協議HTTP協議被用于在Web瀏覽器和網站服務器之間傳遞信息，HTTP協議以明文方式發送內容，不提供任何方式的數據加密，如果攻擊者截取了Web瀏覽器和網站服務器之間的傳輸報文，就可以直接讀懂其中的信息，因此，HTTP協議不適合傳輸一些敏感信息，比如：信用卡號、密碼等支付信息。

為了解決HTTP協議的這一缺陷，需要使用另一種協議：安全套接字層超文本傳輸協議HTTPS，為了數據傳輸的安全，HTTPS在HTTP的基礎上加入了SSL協議，SSL依靠證書來驗證服務器的身份，并為瀏覽器和服務器之間的通信加密。

一、HTTP和HTTPS的基本概念

HTTP：是互聯網上應用最為廣泛的一種網絡協議，是一個客戶端和服務器端請求和應答的標準（TCP），用于從WWW服務器傳輸超文本到本地瀏覽器的傳輸協議，它可以使瀏覽器更加高效，使網絡傳輸減少。

HTTPS：是以安全為目標的HTTP通道，簡單講是HTTP的安全版，即HTTP下加入SSL層，HTTPS的安全基礎是SSL，因此加密的詳細內容就需要SSL。

HTTPS協議的主要作用可以分為兩種：一種是建立一個信息安全通道，來保證數據傳輸的安全；另一種就是確認網站的真實性。

二、HTTP與HTTPS有什么區別？

HTTP協議傳輸的數據都是未加密的，也就是明文的，因此使用HTTP協議傳輸隱私信息非常不安全，為了保證這些隱私數據能加密傳輸，于是網景公司設計了SSL（Secure Sockets Layer）協議用于對HTTP協議傳輸的數據進行加密，從而就誕生了HTTPS。簡單來說，HTTPS協議是由SSL+HTTP協議構建的可進行加密傳輸、身份認證的網絡協議，要比http協議安全。

HTTPS和HTTP的區別主要如下：

1、https協議需要到ca申請證書，一般免費證書較少，因而需要一定費用。

2、http是超文本傳輸協議，信息是明文傳輸，https則是具有安全性的ssl加密傳輸協議。

3、http和https使用的是完全不同的連接方式，用的端口也不一樣，前者是80，后者是443。

4、http的連接很簡單，是無狀態的；HTTPS協議是由SSL+HTTP協議構建的可進行加密傳輸、身份認證的網絡協議，比http協議安全。

三、HTTPS的工作原理

我們都知道HTTPS能夠加密信息，以免敏感信息被第三方獲取，所以很多銀行網站或電子郵箱等等安全級別較高的服務都會采用HTTPS協議。

客戶端在使用HTTPS方式與Web服務器通信時有以下幾個步驟，如圖所示。

（1）客戶使用https的URL訪問Web服務器，要求與Web服務器建立SSL連接。

（2）Web服務器收到客戶端請求后，會將網站的證書信息（證書中包含公鑰）傳送一份給客戶端。

（3）客戶端的瀏覽器與Web服務器開始協商SSL連接的安全等級，也就是信息加密的等級。

（4）客戶端的瀏覽器根據雙方同意的安全等級，建立會話密鑰，然后利用網站的公鑰將會話密鑰加密，并傳送給網站。

（5）Web服務器利用自己的私鑰解密出會話密鑰。

（6）Web服務器利用會話密鑰加密與客戶端之間的通信。

四、HTTPS的優點

盡管HTTPS并非絕對安全，掌握根證書的機構、掌握加密算法的組織同樣可以進行中間人形式的攻擊，但HTTPS仍是現行架構下最安全的解決方案，主要有以下幾個好處：

（1）使用HTTPS協議可認證用戶和服務器，確保數據發送到正確的客戶機和服務器；

（2）HTTPS協議是由SSL+HTTP協議構建的可進行加密傳輸、身份認證的網絡協議，要比http協議安全，可防止數據在傳輸過程中不被竊取、改變，確保數據的完整性。

（3）HTTPS是現行架構下最安全的解決方案，雖然不是絕對安全，但它大幅增加了中間人攻擊的成本。

（4）谷歌曾在2014年8月份調整搜索引擎算法，并稱“比起同等HTTP網站，采用HTTPS加密的網站在搜索結果中的排名將會更高”。

五、HTTPS的缺點

雖然說HTTPS有很大的優勢，但其相對來說，還是存在不足之處的：

（1）HTTPS協議握手階段比較費時，會使頁面的加載時間延長近50%，增加10%到20%的耗電；

（2）HTTPS連接緩存不如HTTP高效，會增加數據開銷和功耗，甚至已有的安全措施也會因此而受到影響；

（3）SSL證書需要錢，功能越強大的證書費用越高，個人網站、小網站沒有必要一般不會用。

（4）SSL證書通常需要綁定IP，不能在同一IP上綁定多個域名，IPv4資源不可能支撐這個消耗。

（5）HTTPS協議的加密范圍也比較有限，在黑客攻擊、拒絕服務攻擊、服務器劫持等方面幾乎起不到什么作用。最關鍵的，SSL證書的信用鏈體系并不安全，特別是在某些國家可以控制CA根證書的情況下，中間人攻擊一樣可行。

六、http切換到HTTPS

如果需要將網站從http切換到https到底該如何實現呢？

這里需要將頁面中所有的鏈接，例如js，css，圖片等等鏈接都由http改為https。例如：http://www.baidu.com改為https://www.baidu.com

BTW，這里雖然將http切換為了https，還是建議保留http。所以我們在切換的時候可以做http和https的兼容，具體實現方式是，去掉頁面鏈接中的http頭部，這樣可以自動匹配http頭和https頭。例如：將http://www.baidu.com改為//www.baidu.com。然后當用戶從http的入口進入訪問頁面時，頁面就是http，如果用戶是從https的入口進入訪問頁面，頁面即使https的。

七、SSL

SSL介紹：

安全套接字（Secure Socket Layer，SSL）協議是Web瀏覽器與Web服務器之間安全交換信息的協議，提供兩個基本的安全服務：鑒別與保密。

SSL是Netscape于1994年開發的，后來成為了世界上最著名的web安全機制，所有主要的瀏覽器都支持SSL協議。

目前有三個版本：2、3、3.1，最常用的是第3版，是1995年發布的。

在客戶端與服務器間傳輸的數據是通過使用對稱算法（如 DES 或 RC4）進行加密的。公用密鑰算法（通常為 RSA）是用來獲得加密密鑰交換和數字簽名的，此算法使用服務器的SSL數字證書中的公用密鑰。有了服務器的SSL數字證書，客戶端也可以驗證服務器的身份。SSL 協議的版本 1 和 2 只提供服務器認證。版本 3 添加了客戶端認證，此認證同時需要客戶端和服務器的數字證書。

SSL協議的三個特性

①?保密：在握手協議中定義了會話密鑰后，所有的消息都被加密。

②?鑒別：可選的客戶端認證，和強制的服務器端認證。

③?完整性：傳送的消息包括消息完整性檢查（使用MAC）。

SSL的位置

SSL介于應用層和TCP層之間。應用層數據不再直接傳遞給傳輸層，而是傳遞給SSL層，SSL層對從應用層收到的數據進行加密，并增加自己的SSL頭。

SSL的工作原理

握手協議（Handshake protocol）

記錄協議（Record protocol）

警報協議（Alert protocol）

1、握手協議

握手協議是客戶機和服務器用SSL連接通信時使用的第一個子協議，握手協議包括客戶機與服務器之間的一系列消息。SSL中最復雜的協議就是握手協議。該協議允許服務器和客戶機相互驗證，協商加密和MAC算法以及保密密鑰，用來保護在SSL記錄中發送的數據。握手協議是在應用程序的數據傳輸之前使用的。

每個握手協議包含以下3個字段

（1）Type：表示10種消息類型之一

（2）Length：表示消息長度字節數

（3）Content：與消息相關的參數

握手協議的4個階段

1.1 建立安全能力

SSL握手的第一階段啟動邏輯連接，建立這個連接的安全能力。首先客戶機向服務器發出client hello消息并等待服務器響應，隨后服務器向客戶機返回server hello消息，對client hello消息中的信息進行確認。

Client hello消息包括Version，Random，Session id，Cipher suite，Compression method等信息。

ClientHello 客戶發送CilentHello信息，包含如下內容：

（1）客戶端可以支持的SSL最高版本號

（2）一個用于生成主秘密的32字節的隨機數。（等會介紹主秘密是什么）

（3）一個確定會話的會話ID。

（4）一個客戶端可以支持的密碼套件列表。

密碼套件格式：每個套件都以“SSL”開頭，緊跟著的是密鑰交換算法。用“With”這個詞把密鑰交換算法、加密算法、散列算法分開，例如：SSL_DHE_RSA_WITH_DES_CBC_SHA, 表示把DHE_RSA(帶有RSA數字簽名的暫時Diffie-HellMan)定義為密鑰交換算法；把DES_CBC定義為加密算法；把SHA定義為散列算法。

（5）一個客戶端可以支持的壓縮算法列表。

ServerHello服務器用ServerHello信息應答客戶，包括下列內容

（1）一個SSL版本號。取客戶端支持的最高版本號和服務端支持的最高版本號中的較低者。

（2）一個用于生成主秘密的32字節的隨機數。（客戶端一個、服務端一個）

（3）會話ID

（4）從客戶端的密碼套件列表中選擇的一個密碼套件

（5）從客戶端的壓縮方法的列表中選擇的壓縮方法

這個階段之后，客戶端服務端知道了下列內容：

（1）SSL版本

（2）密鑰交換、信息驗證和加密算法

（3）壓縮方法

（4）有關密鑰生成的兩個隨機數。

1.2 服務器鑒別與密鑰交換

服務器啟動SSL握手第2階段，是本階段所有消息的唯一發送方，客戶機是所有消息的唯一接收方。該階段分為4步：

（a）證書：服務器將數字證書和到根CA整個鏈發給客戶端，使客戶端能用服務器證書中的服務器公鑰認證服務器。

（b）服務器密鑰交換（可選）：這里視密鑰交換算法而定

（c）證書請求：服務端可能會要求客戶自身進行驗證。

（d）服務器握手完成：第二階段的結束，第三階段開始的信號

這里重點介紹一下服務端的驗證和密鑰交換。這個階段的前面的（a）證書 和（b）服務器密鑰交換是基于密鑰交換方法的。而在SSL中密鑰交換算法有6種：無效（沒有密鑰交換）、RSA、匿名Diffie-Hellman、暫時Diffie-Hellman、固定Diffie-Hellman、Fortezza。

在階段1過程客戶端與服務端協商的過程中已經確定使哪種密鑰交換算法。

如果協商過程中確定使用RSA交換密鑰，那么過程如下圖：

這個方法中，服務器在它的第一個信息中，發送了RSA加密/解密公鑰證書。不過，因為預備主秘密是由客戶端在下一個階段生成并發送的，所以第二個信息是空的。注意，公鑰證書會進行從服務器到客戶端的驗證。當服務器收到預備主秘密時，它使用私鑰進行解密。服務端擁有私鑰是一個證據，可以證明服務器是一個它在第一個信息發送的公鑰證書中要求的實體。

其他的幾種密鑰交換算法這里就不介紹了。可以參考Behrouz A.Forouzan著的《密碼學與網絡安全》。

1.3 客戶機鑒別與密鑰交換：

客戶機啟動SSL握手第3階段，是本階段所有消息的唯一發送方，服務器是所有消息的唯一接收方。該階段分為3步：

（a）證書（可選）：為了對服務器證明自身，客戶要發送一個證書信息，這是可選的，在IIS中可以配置強制客戶端證書認證。

（b）客戶機密鑰交換（Pre-master-secret）：這里客戶端將預備主密鑰發送給服務端，注意這里會使用服務端的公鑰進行加密。

（c）證書驗證（可選），對預備秘密和隨機數進行簽名，證明擁有（a）證書的公鑰。

下面也重點介紹一下RSA方式的客戶端驗證和密鑰交換。

這種情況，除非服務器在階段II明確請求，否則沒有證書信息。客戶端密鑰交換方法包括階段II收到的由RSA公鑰加密的預備主密鑰。

階段III之后，客戶要有服務器進行驗證，客戶和服務器都知道預備主密鑰。

1.4 完成

客戶機啟動SSL握手第4階段，使服務器結束。該階段分為4步，前2個消息來自客戶機，后2個消息來自服務器。

1.5 密鑰生成的過程

這樣握手協議完成，下面看下什么是預備主密鑰，主密鑰是怎么生成的。為了保證信息的完整性和機密性，SSL需要有六個加密秘密：四個密鑰和兩個IV。為了信息的可信性，客戶端需要一個密鑰（HMAC），為了加密要有一個密鑰，為了分組加密要一個IV，服務也是如此。SSL需要的密鑰是單向的，不同于那些在其他方向的密鑰。如果在一個方向上有攻擊，這種攻擊在其他方向是沒影響的。生成過程如下：

2、記錄協議

記錄協議在客戶機和服務器握手成功后使用，即客戶機和服務器鑒別對方和確定安全信息交換使用的算法后，進入SSL記錄協議，記錄協議向SSL連接提供兩個服務：

（1）保密性：使用握手協議定義的秘密密鑰實現

（2）完整性：握手協議定義了MAC，用于保證消息完整性

記錄協議的過程：

3、警報協議

客戶機和服務器發現錯誤時，向對方發送一個警報消息。如果是致命錯誤，則算法立即關閉SSL連接，雙方還會先刪除相關的會話號，秘密和密鑰。每個警報消息共2個字節，第1個字節表示錯誤類型，如果是警報，則值為1，如果是致命錯誤，則值為2；第2個字節制定實際錯誤類型。