HTTPS协议 · 融合风

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$HTTPS = HTTP + TLS/SSL$，在 HTTP 基础上增加机密性、完整性、身份验证。HTTP 端口 80，HTTPS 端口 443。采用混合加密：非对称协商对称密钥，对称加密实际数据；通过CA 数字证书验证服务器身份。

一、基本概念 ▾

$HTTPS = HTTP + TLS/SSL$，在 HTTP 基础上增加加密和身份验证。

特性	HTTP	HTTPS
端口	80	443
加密	明文	TLS 加密
证书	不需要	需要 CA 证书
性能	快	略慢（握手开销）
安全性	低	高

HTTPS 解决的问题

机密性：加密传输内容
完整性：防止篡改
身份验证：验证服务器身份

二、TLS/SSL 协议栈 ▾

┌───────────────────────────┐
│        应用层 (HTTP)        │
├───────────────────────────┤
│   TLS记录协议 (TLS Record)  │
├───────────────────────────┤
│   TLS握手协议               │
│   TLS密码变更协议           │
│   TLS告警协议               │
├───────────────────────────┤
│        TCP                 │
├───────────────────────────┤
│        IP                  │
└───────────────────────────┘

三、对称加密与非对称加密 ▾

对称加密

加密和解密使用相同密钥
速度快
问题：密钥如何安全传输？
算法：AES、DES、3DES、ChaCha20

非对称加密

公钥加密，私钥解密（加密）
私钥签名，公钥验证（签名）
速度慢
解决密钥分发问题
算法：RSA、ECC、Diffie-Hellman

HTTPS 的混合加密

阶段1（非对称）: 用非对称加密协商对称密钥
阶段2（对称）: 用对称密钥加密实际数据

四、数字证书 ▾

证书内容（X.509）

┌──────────────────────────────┐
│         数字证书 (X.509)       │
├──────────────────────────────┤
│ 版本号 / 序列号 / 签名算法      │
│ 颁发者(issuer)                │
│ 有效期                        │
│ 使用者(subject) = 网站域名     │
│ 使用者公钥                     │  ← 关键
│ CA的数字签名                   │  ← 关键
└──────────────────────────────┘

CA（证书颁发机构）

受信任的第三方机构
验证网站身份后签发证书
浏览器内置受信任 CA 列表

证书信任链

根CA (Root CA)  ← 浏览器内置信任
    │ 签发
    ▼
中间CA (Intermediate CA)
    │ 签发
    ▼
网站证书 (leaf certificate)

五、TLS 握手过程（TLS 1.2，RSA） ▾

客户端                              服务器
  │  ① ClientHello (版本/套件/随机数)  │
  │ ─────────────────────────────────→ │
  │  ② ServerHello (选定版本/套件/随机数)│
  │  ③ Certificate (服务器证书)         │
  │  ④ ServerHelloDone                 │
  │ ←───────────────────────────────── │
  │  ⑤ ClientKeyExchange (预主密钥,公钥加密)│
  │  ⑥ ChangeCipherSpec                │
  │  ⑦ Finished                         │
  │ ─────────────────────────────────→ │
  │  ⑧ ChangeCipherSpec ⑨ Finished     │
  │ ←───────────────────────────────── │
  │  ═══ 加密应用数据 ═══              │

密钥生成过程

客户端随机数 + 服务器随机数 + 预主密钥
                │
        密钥派生函数(KDF)
                │
    主密钥(Master Secret)
                │
    会话密钥: 加密密钥、MAC密钥、IV

六、TLS 1.3 改进 ▾

握手从 2-RTT 降为 1-RTT
支持 0-RTT 恢复
移除不安全算法（RSA 密钥交换、CBC 模式等）
必须使用前向保密（ECDHE/DHE）

客户端 → ClientHello + 密钥共享 → 服务器
服务器 → ServerHello + 密钥共享 + 证书 + Finished
客户端 → Finished
═══ 1-RTT 加密通信 ═══

0-RTT 风险客户端缓存上次会话信息，首消息即带加密数据；安全性较低（可能重放攻击）。

七、密码套件（Cipher Suite） ▾

TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256
│    │      │       │     │    │
│    │      │       │     │    └─ PRF哈希
│    │      │       │     └─ 分组密码模式
│    │      │       └─ 对称加密算法
│    │      └─ 身份验证算法
│    └─ 密钥交换算法
└─ 协议

套件	安全性	性能
ECDHE-RSA-AES256-GCM-SHA384	高	中
ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256	高	快
ECDHE-ECDSA-AES256-GCM-SHA384	高	快

八、前向保密（Forward Secrecy） ▾

即使服务器私钥泄露，之前的加密通信也无法被解密。

使用临时密钥（Ephemeral Key）
每次会话生成新的临时密钥对
会话结束后销毁临时私钥

ECDHE（椭圆曲线 Diffie-Hellman 临时密钥）：

客户端生成临时密钥对 $(a, g^{a})$，服务器生成 $(b, g^{b})$；交换公钥 $g^{a} \leftrightarrow g^{b}$；共享密钥 $g^{(ab)}$。

记忆卡片 ▾

HTTPS 在 HTTP 基础上增加了什么？

机密性（加密）、完整性（防篡改）、身份验证（CA 证书验服务器身份）。

TLS 握手核心步骤？

ClientHello → ServerHello + 证书 → 客户端验证书 → 密钥交换 → 双方生成会话密钥 → 加密通信。

什么是前向保密？如何实现？

私钥泄露后历史通信仍安全；每次会话用临时密钥（ECDHE），会话后销毁临时私钥。

TLS 1.3 相对 1.2 改进？

握手 2-RTT→1-RTT、支持 0-RTT、必须前向保密、移除不安全算法。

交互动画 · TLS 1.2 握手流程 ▾

点击「下一步」逐步查看 TLS 1.2 RSA 握手消息（共 9 步）

① 协商② 认证③ 密钥交换④ 切换加密⑤ 加密通信

手动模式

TLS 1.2 共 2-RTT 完成握手（RSA 密钥交换）

示意图：握手分「协商—认证—密钥交换—切换加密」四阶段，之后进入加密通信。

一、基本概念 ▾

HTTPS 解决的问题

二、TLS/SSL 协议栈 ▾

三、对称加密与非对称加密 ▾

对称加密

非对称加密

HTTPS 的混合加密

四、数字证书 ▾

证书内容（X.509）

CA（证书颁发机构）

证书信任链

五、TLS 握手过程（TLS 1.2，RSA） ▾

密钥生成过程

六、TLS 1.3 改进 ▾

七、密码套件（Cipher Suite） ▾

八、前向保密（Forward Secrecy） ▾

记忆卡片 ▾

交互动画 · TLS 1.2 握手流程 ▾

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