HTTPS爲什麼會出現
由於HTTP是明文傳輸，在傳輸的過程中，任何人都可能從中截獲、修改或者僞造數據；其次是不會驗證通信雙方身份的；最後，通信雙方是不會驗證報文的完整性的。爲了解決這些問題HTTPS就誕生了。
什麼是HTPPS
HTTPS完善了HTTP協議，彌補了HTTP協議的缺陷。它不是新的協議，只是HTTP的通信接口被SSL或者TLS協議替代了。使用SSL與TLS來進行通信加密。可以說HTTPS是身披SSL外殼的HTTP。
HTTPS做了什麼?
- 加密： 對傳輸的數據進行加密，防止被竊聽。
- 數據一致性： 用戶發送的數據會被完整的傳輸到服務器上，不會被篡改。
- 身份認證： 確認對方身份。
HTTPS端口號443，HTTPS如何做到安全性的，關鍵在於S 即SSL/TLS。
什麼是SSL/TLS
- HTTP協議使用SSL協議之後，就具有加密、認證、數據準確性的功能。任何應用層的協議（比如SMTP電子郵件協議、TeInet遠程登錄協議等）都可以使用SSL協議進行加密。而TLS是以SSL爲原型的一種協議。
- SSL（安全套接層），屬於OSI七層模型中的第5層（會話層）。SSL在1999年被更名爲TLS（傳輸安全層）。直到現在，TLS共出現三個版本: 1.1、1.2、1.3。目前使用最廣泛的是1.2.
- TLS用於通信應用程序之間提供保密性、數據完整性。 TLS由記錄協議、握手協議、警告協議、變更密碼規範協議、擴展協議 等幾個子協議組成，綜合使用了對稱加密、非對稱加密、身份認證等許多密碼學前沿技術。
對稱加密
在瞭解對稱加密前，先了解密碼學 的東西：
- 明文 ： 一般認爲明文是有意義的字符或者比特集，或者是通過某種公開編碼就能獲得的消息。
- 密文：對明文進行某種加密後就變成了了密文
- 加密：把原始的信息（明文）轉換爲密文的過程
- 解密：把已經加密的信息恢復爲明文的過程。
對稱加密：指加密和解密使用同一個密鑰的方式。只要保證了密鑰的安全性，那麼整個通信過程也就具有安全性了。
對稱加密的算法：
比如DES、3DES、ChaCha20等。目前常用的AES-128、AES-192 、AES-256、ChaCha20。
總結一下對稱加密：
加密方使用密鑰將原始數據加密，然後將密鑰交給解密方解密。這樣如果密鑰被盜取，任何人都可以解密。
非對稱加密
非對稱加密有有個密鑰：一個公鑰一個私鑰，一般公鑰用來加密，私鑰解密。公鑰任何人都可以使用，而私鑰只有自己使用，是不會傳給任何人的。使用公鑰加密的密文，只能使用私鑰來解密。
非對稱加密解決了對稱加密的問題：就算公鑰被黑客拿到，但是它沒有私鑰，也就無法解開密文。
非對稱加密的算法：
比如：DH、DSA、RSA、ECC。
混合加密
TLS使用的對稱加密與非對稱加密 的混合加密方式來實現通信的安全性。
AES的加密（對稱加密）比較快，而RSA/ECDHE的加密（非對稱加密）的速度比較慢。所以TSL就結合了這兩種加密方式。
過程大概是這樣的（RSA加密）：
- 客戶端向服務器發送一個
client_random隨機數和加密方法 - 服務器收到之後，返回一個
server_random、加密方法、自己的公鑰 - 客戶端接收，接着生成另一個隨機數
pre_random，使用公鑰加密後傳給服務器 - 服務器用公鑰解密這個被加密後的
pre_random。
現在瀏覽器和服務器有三樣相同的憑證:client_random、server_random和pre_random。然後兩者用相同的加密方法混合這三個隨機數，生成最終的對稱密鑰。
ps: 下面會詳細講解，這裏只需知道還是會受到中間人攻擊。
儘管這樣還是會受到中間人攻擊。
中間人攻擊
如果黑客採用DNS劫持，將目標地址轉換爲黑客服務器的地址，然後黑客自己造一份公鑰和私鑰。所有的請求都發給中間人，中間人再以客戶端的請求內容向正規的服務器發請求，這樣所有的請求與響應，都會經過中間人。正式因爲客戶端不會驗證公鑰是不是來自自己請求的網站。
這就是中間人攻擊，所以上面的混合加密方式還不可靠，我們還要驗證server發來的公鑰是不是來自自己請求的server。（認證）
摘要算法
在解決上面認證問題 前，先解決數據完整性問題，如何保證數據的完整性？
在TLS中，實現完整性的手段主要是摘要算法。比如MD5、SHA-1等，TLS推薦使用SHA-2（SHA-224/256/384/512）。
所謂摘要算法，可以理解爲：把任意長度的數據壓縮爲一種固定長度的字符串，就要好像給數據加了把鎖。 生成的字符串稱爲摘要。並且這種加密算法不可逆,即沒有任何一種密鑰可以解開。
這樣就解決了數據完整性問題。下面再來看看解決身份認證問題。
身份認證
如何證明server的身份，就要給server頒發一個身份證，誰來頒發？ CA機構來頒發。
全球的CA機構就幾家，CA機構可以爲server頒發一個數字證書。
CA機構也有自己的私鑰和公鑰，不一樣的是CA機構使用私鑰加密，公鑰解密。
- server將的原文，公鑰傳給CA
- CA使用摘要算法（SHA-2）將原文生成摘要。使用自己私鑰加密這個摘要 —— 生成數字簽名。並將數字簽名、證書持有者、公鑰等信息組成數字證書發給server。
- server 將原文和數字證書發給client。
- client拿到證書後，使用內置的對應的CA公鑰進行解密，獲取摘要，並使用相同的摘要算法（SHA-2）對傳來的原文進行加密，生成另外一份摘要，比對兩份摘要是否相同，相同則身份驗證通過。使用這個公鑰加密生成的對稱密鑰X給server，以後都用這個密鑰X來通信.
傳統的RSA版本握手過程
意思是非對稱加密使用的是RSA加密算法。其實上面已經說了一遍，只是不一樣是：
當服務器傳送server_random、加密方法的時候，順便會帶上數字證書(包含了公鑰), 接着瀏覽器接收之後就會開始驗證數字證書。如果驗證通過，那麼後面的過程照常進行，否則拒絕執行。
梳理一下整個過程：
TLS 1.2 握手過程
TLS 1.2的握手過程，這裏介紹的是非對稱加密算法是ECDHE。看不傳統的RSA版本有何不同。
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1、客戶端發加密請求
傳遞：一個client_random隨機數、所支持TLS版本、所支持的加密套件列表。
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隨機數：用於後面生成對稱密鑰
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密碼套件列表：什麼是加密套件列表？舉個例子：
比如：
TLS_ECDHE_WITH_AES_128_GCM_SHA256意思是：在
TLS握手過程中，使用ECDHE算法生成pre_rendom（後面會講），使用128位的AES算法進行對稱加密，在對稱加密中使用主流的GCM分組模式，最後使用的摘要算法是SHA256
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2、服務器響應
傳遞：一個server_random隨機數、一個server_params參數、確認TLS版本、確認加密套件列表、自己的證書。 （server_params下面會講）
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3、客戶端驗證證書，生成對稱密鑰
客戶端驗證證書，驗證通過後，傳遞
client_params參數給服務器（這個client_params會倍服務端放入公鑰加密）。接着客戶端通過
ECDHE算法計算出pre_random(基於client_params和server_params)再接着，客戶端將這三個隨機數
client_random、server_random、pre_random，通過一個僞隨機函數計算最終的對稱密鑰。 -
4、服務端生成對稱密鑰
服務端收到客戶端的
client_params參數後，也使用ECDHE算法通過ECDHE算法計算出pre_random(基於client_params和server_params)再將三個隨機數
client_random、server_random、pre_random通過一個僞隨機函數計算最終的對稱密鑰。
RSA和ECDHE的區別：
- ECDHE，是在主流的TLS1.2中，使用的非對稱加密的加解密的算法，沒有用到RSA。
- ECDHE還有一個特點：就是客戶端發送完收尾消息後，可以提前搶跑，直接發HTTP報文，節省一個RTT，不必等收尾消息到達服務器，然後等服務器返回收尾消息。
TSL 1.3做了哪些改進?
在2018年就推出了 TLS1.3，對於TLS1.2做了一系列的改進，主要分爲這幾個部分:強化安全、提高性能
強化安全
TLS1.3廢除了非常多的加密算法，最後保留了5個加密套件
- TLS_AES_128_GCM_SHA256
- TLS_AES_256_GCM_SHA384
- TLS_CHACHA20_POLY1305_SHA256
- TLS_AES_128_GCM_SHA256
- TLS_AES_128_GCM_8_SHA256
可以看到，對稱加密算法只有：AES和ChaCha20; 分組模式也只剩:GCM和POLY1305; 摘要算法只剩：SHA-256和SHA-384了。
注意： ECDHE非對稱密鑰的加密算法徹底取代了RSA加密算法。原因是：RSA被發現了漏洞，一旦服務器私鑰被獲取，之前所有的對稱密鑰都會獲取，所有被加密的報文都會被破譯。而ECDHE算法在每一次握手時，生成的是不同的pre_random,進而每一次握手的對稱密鑰也不同，即使私鑰被破解，也不影響歷史消息。這種一次破譯不影響歷史信息的性質也叫前向安全性。 RSA不具備前向安全性，而ECDHE具備，所有在TLS 1.3中RSA被徹底取代。
提升性能
握手改進：
- 在第一次握手時，客戶端就會發送：
client_params參數，服務端不必等對方驗證證書後，纔拿到client_params, - 其他大體與TLS1.2都差不多，少一個
RTT時間，所以TLS1.3握手方式也叫1-RTT握手。
來張圖：
最後在腦海中回想一下主流的加密算法：
- 對稱加密算法： AES 、ChaCha20
- 非對稱加密算法： ECDHE 、RSA
- 摘要算法： SHA
參考文章：