爲什麼需要https
HTTP是明文傳輸的，也就意味着，介於發送端、接收端中間的任意節點都可以知道你們傳輸的內容是什麼。這些節點可能是路由器、代理等。
舉個最常見的例子，用戶登陸。用戶輸入賬號，密碼，採用HTTP的話，只要在代理服務器上做點手腳就可以拿到你的密碼了。
用戶登陸 --> 代理服務器（做手腳）--> 實際授權服務器
在發送端對密碼進行加密？沒用的，雖然別人不知道你原始密碼是多少，但能夠拿到加密後的賬號密碼，照樣能登陸。
HTTPS是如何保障安全的
HTTPS其實就是secure http的意思啦，也就是HTTP的安全升級版。稍微瞭解網絡基礎的同學都知道，HTTP是應用層協議，位於HTTP協議之下是傳輸協議TCP。TCP負責傳輸，HTTP則定義了數據如何進行包裝。
HTTP --> TCP （明文傳輸）
HTTPS相對於HTTP有哪些不同呢？其實就是在HTTP跟TCP中間加多了一層加密層TLS/SSL。
神馬是TLS/SSL？
通俗的講，TLS、SSL其實是類似的東西，SSL是個加密套件，負責對HTTP的數據進行加密。TLS是SSL的升級版。現在提到HTTPS，加密套件基本指的是TLS。
傳輸加密的流程
原先是應用層將數據直接給到TCP進行傳輸，現在改成應用層將數據給到TLS/SSL，將數據加密後，再給到TCP進行傳輸。
大致如圖所示。
就是這麼回事。將數據加密後再傳輸，而不是任由數據在複雜而又充滿危險的網絡上明文裸奔，在很大程度上確保了數據的安全。這樣的話，即使數據被中間節點截獲，壞人也看不懂。
HTTPS是如何加密數據的
對安全或密碼學基礎有了解的同學，應該知道常見的加密手段。一般來說，加密分爲對稱加密、非對稱加密（也叫公開密鑰加密）。
對稱加密：
對稱加密的意思就是，加密數據用的密鑰，跟解密數據用的密鑰是一樣的。
對稱加密的優點在於加密、解密效率通常比較高。缺點在於，數據發送方、數據接收方需要協商、共享同一把密鑰，並確保密鑰不泄露給其他人。此外，對於多個有數據交換需求的個體，兩兩之間需要分配並維護一把密鑰，這個帶來的成本基本是不可接受的。
非對稱加密：
非對稱加密的意思就是，加密數據用的密鑰（公鑰），跟解密數據用的密鑰（私鑰）是不一樣的。
什麼叫做公鑰呢？其實就是字面上的意思——公開的密鑰，誰都可以查到。因此非對稱加密也叫做公開密鑰加密。
相對應的，私鑰就是非公開的密鑰，一般是由網站的管理員持有。
公鑰、私鑰兩個有什麼聯繫呢？
簡單的說就是，通過公鑰加密的數據，只能通過私鑰解開。通過私鑰加密的數據，只能通過公鑰解開。
很多同學都知道用私鑰能解開公鑰加密的數據，但忽略了一點，私鑰加密的數據，同樣可以用公鑰解密出來。而這點對於理解HTTPS的整套加密、授權體系非常關鍵。
舉個非對稱加密的例子
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登陸用戶：小明
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授權網站：某知名社交網站（以下簡稱XX）
小明都是某知名社交網站XX的用戶，XX出於安全考慮在登陸的地方用了非對稱加密。小明在登陸界面敲入賬號、密碼，點擊“登陸”。於是，瀏覽器利用公鑰對小明的賬號密碼進行了加密，並向XX發送登陸請求。XX的登陸授權程序通過私鑰，將賬號、密碼解密，並驗證通過。之後，將小明的個人信息（含隱私），通過私鑰加密後，傳輸回瀏覽器。瀏覽器通過公鑰解密數據，並展示給小明。
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步驟一： 小明輸入賬號密碼 --> 瀏覽器用公鑰加密 --> 請求發送給XX
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步驟二： XX用私鑰解密，驗證通過 --> 獲取小明社交數據，用私鑰加密 --> 瀏覽器用公鑰解密數據，並展示。
用非對稱加密，就能解決數據傳輸安全的問題了嗎？前面特意強調了一下，私鑰加密的數據，公鑰是可以解開的，而公鑰又是加密的。也就是說，非對稱加密只能保證單向數據傳輸的安全性。
此外，還有公鑰如何分發/獲取的問題。下面會對這兩個問題進行進一步的探討。
公開密鑰加密：兩個明顯的問題
前面舉了小明登陸社交網站XX的例子，並提到，單純使用公開密鑰加密存在兩個比較明顯的問題。
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公鑰如何獲取
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數據傳輸僅單向安全
問題一：公鑰如何獲取
瀏覽器是怎麼獲得XX的公鑰的？當然，小明可以自己去網上查，XX也可以將公鑰貼在自己的主頁。然而，對於一個動不動就成敗上千萬的社交網站來說，會給用戶造成極大的不便利，畢竟大部分用戶都不知道“公鑰”是什麼東西。
問題二：數據傳輸僅單向安全
前面提到，公鑰加密的數據，只有私鑰能解開，於是小明的賬號、密碼是安全了，半路不怕被攔截。
然後有個很大的問題：私鑰加密的數據，公鑰也能解開。加上公鑰是公開的，小明的隱私數據相當於在網上換了種方式裸奔。（中間代理服務器拿到了公鑰後，毫不猶豫的就可以解密小明的數據）
下面就分別針對這兩個問題進行解答。
問題一：公鑰如何獲取
這裏要涉及兩個非常重要的概念：證書、CA（證書頒發機構）。
證書
可以暫時把它理解爲網站的身份證。這個身份證裏包含了很多信息，其中就包含了上面提到的公鑰。
也就是說，當小明、小王、小光等用戶訪問XX的時候，再也不用滿世界的找XX的公鑰了。當他們訪問XX的時候，XX就會把證書發給瀏覽器，告訴他們說，乖，用這個裏面的公鑰加密數據。
這裏有個問題，所謂的“證書”是哪來的？這就是下面要提到的CA負責的活了。
CA（證書頒發機構）
強調兩點：
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可以頒發證書的CA有很多（國內外都有）。
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只有少數CA被認爲是權威、公正的，這些CA頒發的證書，瀏覽器才認爲是信得過的。比如VeriSign。（CA自己僞造證書的事情也不是沒發生過。。。）
證書頒發的細節這裏先不展開，可以先簡單理解爲，網站向CA提交了申請，CA審覈通過後，將證書頒發給網站，用戶訪問網站的時候，網站將證書給到用戶。
至於證書的細節，同樣在後面講到。
問題二：數據傳輸僅單向安全
上面提到，通過私鑰加密的數據，可以用公鑰解密還原。那麼，這是不是就意味着，網站傳給用戶的數據是不安全的？
答案是：是！！！（三個歎號表示強調的三次方）
看到這裏，可能你心裏會有這樣想：用了HTTPS，數據還是裸奔，這麼不靠譜，還不如直接用HTTP來的省事。
但是，爲什麼業界對網站HTTPS化的呼聲越來越高呢？這明顯跟我們的感性認識相違背啊。
因爲：HTTPS雖然用到了公開密鑰加密，但同時也結合了其他手段，如對稱加密，來確保授權、加密傳輸的效率、安全性。
概括來說，整個簡化的加密通信的流程就是：
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小明訪問XX，XX將自己的證書給到小明（其實是給到瀏覽器，小明不會有感知）
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瀏覽器從證書中拿到XX的公鑰A
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瀏覽器生成一個只有自己知道的對稱密鑰B，用公鑰A加密，並傳給XX（其實是有協商的過程，這裏爲了便於理解先簡化）
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XX通過私鑰解密，拿到對稱密鑰B
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瀏覽器、XX 之後的數據通信，都用密鑰B進行加密
注意：對於每個訪問XX的用戶，生成的對稱密鑰B理論上來說都是不一樣的。比如小明、小王、小光，可能生成的就是B1、B2、B3.
參考下圖：（附上原圖出處）
證書可能存在哪些問題
瞭解了HTTPS加密通信的流程後，對於數據裸奔的疑慮應該基本打消了。然而，細心的觀衆可能又有疑問了：怎麼樣確保證書有合法有效的？
證書非法可能有兩種情況：
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證書是僞造的：壓根不是CA頒發的
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證書被篡改過：比如將XX網站的公鑰給替換了
舉個例子：
我們知道，這個世界上存在一種東西叫做代理，於是，上面小明登陸XX網站有可能是這樣的，小明的登陸請求先到了代理服務器，代理服務器再將請求轉發到的授權服務器。
小明 --> 邪惡的代理服務器 --> 登陸授權服務器
小明 <-- 邪惡的代理服務器 <-- 登陸授權服務器
然後，這個世界壞人太多了，某一天，代理服務器動了壞心思（也有可能是被入侵），將小明的請求攔截了。同時，返回了一個非法的證書。
小明 --> 邪惡的代理服務器 --x--> 登陸授權服務器
小明 <-- 邪惡的代理服務器 --x--> 登陸授權服務器
如果善良的小明相信了這個證書，那他就再次裸奔了。當然不能這樣，那麼，是通過什麼機制來防止這種事情的放生的呢。
下面，我們先來看看”證書”有哪些內容，然後就可以大致猜到是如何進行預防的了。
證書簡介
在正式介紹證書的格式前，先插播個小廣告，科普下數字簽名和摘要，然後再對證書進行非深入的介紹。
爲什麼呢？因爲數字簽名、摘要是證書防僞非常關鍵的武器。
數字簽名與摘要
簡單的來說，“摘要”就是對傳輸的內容，通過hash算法計算出一段固定長度的串（是不是聯想到了文章摘要）。然後，在通過CA的私鑰對這段摘要進行加密，加密後得到的結果就是“數字簽名”。（這裏提到CA的私鑰，後面再進行介紹）
明文 --> hash運算 --> 摘要 --> 私鑰加密 --> 數字簽名
結合上面內容，我們知道，這段數字簽名只有CA的公鑰才能夠解密。
接下來，我們再來看看神祕的“證書”究竟包含了什麼內容，然後就大致猜到是如何對非法證書進行預防的了。
數字簽名、摘要進一步瞭解可參考 這篇文章。
證書格式
先無恥的貼上一大段內容，證書格式來自這篇不錯的文章《OpenSSL 與 SSL 數字證書概念貼》
內容非常多，這裏我們需要關注的有幾個點：
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證書包含了頒發證書的機構的名字 -- CA
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證書內容本身的數字簽名（用CA私鑰加密）
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證書持有者的公鑰
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證書籤名用到的hash算法
此外，有一點需要補充下，就是：
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CA本身有自己的證書，江湖人稱“根證書”。這個“根證書”是用來證明CA的身份的，本質是一份普通的數字證書。
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瀏覽器通常會內置大多數主流權威CA的根證書。
證書格式-詳細
1. 證書版本號(Version) 版本號指明X.509證書的格式版本，現在的值可以爲:
1) 0: v1
2) 1: v2
3) 2: v3也爲將來的版本進行了預定義
2. 證書序列號(Serial Number) 序列號指定由CA分配給證書的唯一的"數字型標識符"。當證書被取消時，實際上是將此證書的序列號放入由CA簽發的CRL中， 這也是序列號唯一的原因。
3. 簽名算法標識符(Signature Algorithm) 簽名算法標識用來指定由CA簽發證書時所使用的"簽名算法"。算法標識符用來指定CA簽發證書時所使用的:
1) 公開密鑰算法
2) hash算法example: sha256WithRSAEncryption 須向國際知名標準組織(如ISO)註冊
4. 簽發機構名(Issuer) 此域用來標識簽發證書的CA的X.500 DN(DN-Distinguished Name)名字。包括:
1) 國家(C)
2) 省市(ST)
3) 地區(L)
4) 組織機構(O)
5) 單位部門(OU)
6) 通用名(CN)
7) 郵箱地址
5. 有效期(Validity) 指定證書的有效期，包括:
1) 證書開始生效的日期時間
2) 證書失效的日期和時間每次使用證書時，需要檢查證書是否在有效期內。
6. 證書用戶名(Subject) 指定證書持有者的X.500唯一名字。包括:
1) 國家(C)
2) 省市(ST)
3) 地區(L)
4) 組織機構(O)
5) 單位部門(OU)
6) 通用名(CN)
7) 郵箱地址
7. 證書持有者公開密鑰信息(Subject Public Key Info) 證書持有者公開密鑰信息域包含兩個重要信息:
1) 證書持有者的公開密鑰的值
2) 公開密鑰使用的算法標識符。此標識符包含公開密鑰算法和hash算法。
8. 擴展項(extension) X.509 V3證書是在v2的基礎上一標準形式或普通形式增加了擴展項，以使證書能夠附帶額外信息。標準擴展是指 由X.509 V3版本定義的對V2版本增加的具有廣泛應用前景的擴展項，任何人都可以向一些權威機構，如ISO，來 註冊一些其他擴展，如果這些擴展項應用廣泛，也許以後會成爲標準擴展項。
9. 簽發者唯一標識符(Issuer Unique Identifier) 簽發者唯一標識符在第2版加入證書定義中。此域用在當同一個X.500名字用於多個認證機構時，用一比特字符串 來唯一標識簽發者的X.500名字。可選。
10. 證書持有者唯一標識符(Subject Unique Identifier) 持有證書者唯一標識符在第2版的標準中加入X.509證書定義。此域用在當同一個X.500名字用於多個證書持有者時， 用一比特字符串來唯一標識證書持有者的X.500名字。可選。
11. 簽名算法(Signature Algorithm) 證書籤發機構對證書上述內容的簽名算法 example: sha256WithRSAEncryption
12. 簽名值(Issuer's Signature) 證書籤發機構對證書上述內容的簽名值
如何辨別非法證書
上面提到，XX證書包含了如下內容：
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證書包含了頒發證書的機構的名字 -- CA
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證書內容本身的數字簽名（用CA私鑰加密）
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證書持有者的公鑰
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證書籤名用到的hash算法
瀏覽器內置的CA的根證書包含了如下關鍵內容：
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CA的公鑰（非常重要！！！）
好了，接下來針對之前提到的兩種非法證書的場景，講解下怎麼識別
完全僞造的證書
這種情況比較簡單，對證書進行檢查：
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證書頒發的機構是僞造的：瀏覽器不認識，直接認爲是危險證書
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證書頒發的機構是確實存在的，於是根據CA名，找到對應內置的CA根證書、CA的公鑰。
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用CA的公鑰，對僞造的證書的摘要進行解密，發現解不了。認爲是危險證書
篡改過的證書
假設代理通過某種途徑，拿到XX的證書，然後將證書的公鑰偷偷修改成自己的，然後喜滋滋的認爲用戶要上鉤了。然而太單純了：
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檢查證書，根據CA名，找到對應的CA根證書，以及CA的公鑰。
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用CA的公鑰，對證書的數字簽名進行解密，得到對應的證書摘要AA
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根據證書籤名使用的hash算法，計算出當前證書的摘要BB
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對比AA跟BB，發現不一致--> 判定是危險證書
HTTPS握手流程
上面囉囉嗦嗦講了一大通，HTTPS如何確保數據加密傳輸的安全的機制基本都覆蓋到了，太過技術細節的就直接跳過了。
最後還有最後兩個問題：
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網站是怎麼把證書給到用戶（瀏覽器）的
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上面提到的對稱密鑰是怎麼協商出來的
上面兩個問題，其實就是HTTPS握手階段要乾的事情。HTTPS的數據傳輸流程整體上跟HTTP是類似的，同樣包含兩個階段：握手、數據傳輸。
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握手：證書下發，密鑰協商（這個階段都是明文的）
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數據傳輸：這個階段纔是加密的，用的就是握手階段協商出來的對稱密鑰
附：《SSL/TLS協議運行機制的概述》：http://www.ruanyifeng.com/blog/2014/02/ssl_tls.html
本文轉自：APP架構師