https和http有什么区别(一文彻底搞明白Http以及Https)

早期以信息发布为主的Web 1.0时代,HTTP已可以满足绝大部分需要。证书费用、服务器的计算资源都比较昂贵,作为HTTP安全扩展的HTTPS,通常只应用在登录、交易等少数环境中。但随着越来越多的重要业务往线上转移,网站对用户隐私和安全性也越来越重视。对于防止恶意监听、中间人攻击、恶意劫持篡改,HTTPS是目前较为可行的方案,全站HTTPS逐渐成为主流网站的选择。

HTTP简介

HTTP(HyperText Transfer Protocol,超文本传输协议),是一种无状态 (stateless) 协议,提供了一组规则和标准,从而让信息能够在互联网上进行传播。在HTTP中,客户端通过Socket创建一个TCP/IP连接,并连接到服务器,完成信息交换后,就会关闭TCP连接。(后来通过Connection: Keep-Alive实现长连接)

HTTP消息组成:

  • 请求行或响应行
  • HTTP头部
  • HTML实体,包括请求实体和响应实体

HTTP请求结构,响应结构如图所示:

一文彻底搞明白Http以及Https

1. HTTP头部

HTTP头部由一系列的键值对组成,允许客户端向服务器端发送一些附加信息或者客户端自身的信息,如:accept、accept-encoding、cookie等。http头后面必须有一个空行

2. 请求行

请求行由方法、URL、HTTP版本组成。

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3. 响应行

响应行由HTTP版本、状态码、信息提示符组成。

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HTTP2.0和HTTP1.X相比的新特性

  • 新的二进制格式,HTTP1.x的解析是基于文本。基于文本协议的格式解析存在天然缺陷,文本的表现形式有多样性,要做到健壮性考虑的场景必然很多,二进制则不同,只认0和1的组合。基于这种考虑HTTP2.0的协议解析决定采用二进制格式,实现方便且健壮。
  • 多路复用,即每一个请求都是是用作连接共享机制的。一个请求对应一个id,这样一个连接上可以有多个请求,每个连接的请求可以随机的混杂在一起,接收方可以根据请求的id将请求再归属到各自不同的服务端请求里面。
  • header压缩,HTTP1.x的header带有大量信息,而且每次都要重复发送,HTTP2.0使用encoder来减少需要传输的header大小,通讯双方各自cache一份header fields表,既避免了重复header的传输,又减小了需要传输的大小。
  • 服务端推送,同SPDY一样,HTTP2.0也具有server push功能。

HTTP安全问题

  • 通信使用明文(不加密),内容可能会被窃听
  • 不验证通信方的身份,因此有可能遭遇伪装
  • 无法证明报文的完整性,所以有可能已遭篡改

HTTPS协议

HTTPS 是最流行的 HTTP 安全形式。使用 HTTPS 时,所有的 HTTP 请求和响应数据在发送到网络之前,都要进行加密。 HTTPS 在 HTTP 下面提供了一个传输级的密码安全层——可以使用 SSL,也可以使用其后继者——传输层安全(TLS)。

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相关术语

  • 密钥:改变密码行为的数字化参数。
  • 对称密钥加密系统:编、解码使用相同密钥的算法。
  • 不对称密钥加密系统:编、解码使用不同密钥的算法。
  • 公开密钥加密系统:一种能够使数百万计算机便捷地发送机密报文的系统。
  • 数字签名:用来验证报文未被伪造或篡改的校验和。
  • 数字证书:由一个可信的组织验证和签发的识别信息。
  • 密钥协商算法:解决动态密钥分配、存储、传输等问题

TLS/SSL协议

TLS/SSL协议包含以下一些关键步骤:

  • 传输的数据必须具有机密性和完整性,一般采用对称加密算法和HMAC算法,这两个算法需要一系列的密钥块(key_block),比如对称加密算法的密钥、HMAC算法的密钥,如果是AES-128-CBC-PKCS#7加密标准,还需要初始化向量。
  • 所有的加密块都由主密钥(Master Secret)生成,主密钥就是第1章中讲解的会话密钥,使用密码衍生算法将主密钥转换为多个密码快。
  • 主密钥来自预备主密钥(Premaster Secret),预备主密钥采用同样的密码衍生算法转换为主密钥,预备主密钥采用RSA或者DH(ECDH)算法协商而来。不管采用哪种密钥协商算法,服务器必须有一对密钥(可以是RSA或者ECDSA密钥),公钥发给客户端,私钥自己保留。不同的密钥协商算法,服务器密钥对的作用也是不同的。
  • 通过这些关键步骤,好像TLS/SSL协议的任务已经结束,但这种方案会遇到中间人攻击,这是TLS/SSL协议无法解决的问题,必须结合PKI的技术进行解决,PKI的核心是证书,证书背后的密码学算法是数字签名技术。对于客户端来说,需要校验证书,确保接收到的服务器公钥是经过认证的,不存在伪造,也就是客户端需要对服务器的身份进行验证。

TLS/SSL协议核心就三大步骤:认证、密钥协商、数据加密。

RSA握手

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握手阶段分成五步:

  1. 客户端给出协议版本号、生成的随机数(Client random),以及客户端支持的加密方法。
  2. 服务端确认双方使用的加密方法,并给出数字证书、以及一个服务器生成的随机数。
  3. 客户端确认数字证书有效,然后生成一个新的随机数(Premaster secret),并使用数字证书中的公钥,加密这个随机数,发给服务器。
  4. 服务器使用自己的私钥,获取客户端发来的随机数(Premaster secret)。
  5. 双方根据约定的加密方法,使用前面的三个随机数,生成会话密钥(session key),用来加密接下来的对话过程。

握手阶段有三点需要注意:

  1. 生成对话密钥一共需要三个随机数。
  2. 握手之后的对话使用对话密钥(session key)加密(对称加密),服务器的公钥和私钥只用于加密和解密对话密钥(session key)(非对称加密),无其他作用。
  3. 服务器公钥放在服务器的数字证书之中。

DH握手

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RSA整个握手阶段都不加密,都是明文的。因此,如果有人窃听通信,他可以知道双方选择的加密方法,以及三个随机数中的两个。整个通话的安全,只取决于第三个随机数(Premaster secret)能不能被破解。为了足够安全,我们可以考虑把握手阶段的算法从默认的RSA算法,改为 Diffie-Hellman算法(简称DH算法)。采用DH算法后,Premaster secret不需要传递,双方只要交换各自的参数,就可以算出这个随机数。

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