HTTPS

HTTP協議安全上存在以下三個風險：完整性 可用性 保密性

• 竊聽風險，比如通信鏈路上可以獲取通信內容，用戶號容易沒。

• 篡改風險，比如強制植入垃圾廣告，視覺污染，用戶眼容易瞎。

• 冒充風險，比如冒充淘寶網站，用戶錢容易沒。

HTTPS 在 HTTP 與 TCP 層之間加入了 TLS 協議，來解決上述的風險。

TLS 協議是如何解決 HTTP 的風險的呢？

TLS能夠加密交互信息，如果信息泄露被篡改則會有警告提示，并且擁有身份證書證明發送端非偽造。

TLS 握手

上述每個框都是一個記錄，多個記錄可組合為一個tcp包，通常四個包就可以完成TCP握手

因為需要先完成TCP連接，然后通過TLS握手才建立安全通信鏈接，所以可以發現HTTPS是應用層協議。

密鑰交換算法

因為在傳輸過程中想要保證加密密鑰的安全性，所以采用了非對稱加密的方法來保護對稱加密的加密密鑰。

RSA密鑰協商握手過程

TLS 第一次握手

客戶端發起握手請求（ClientHello）

客戶端向服務器發送第一個消息，包含以下關鍵信息：

• 支持的 TLS 版本（如 TLS 1.2）。
• 支持的加密套件列表（需包含以 RSA 為密鑰交換方式的套件，如TLS_RSA_WITH_AES_256_CBC_SHA）。
• 客戶端生成的隨機數（Client Random）：16 字節，用于后續密鑰計算。
• 其他可選信息（如壓縮方法、擴展字段等）。

TLS 第二次握手

服務器回應（ServerHello）

服務器根據客戶端的請求，選擇合適的配置并返回消息：

• 確認使用的 TLS 版本和加密套件（必須是客戶端支持的 RSA 類套件）。
• 服務器生成的隨機數（Server Random）：16 字節，同樣用于密鑰計算。
• （可選）會話 ID：用于復用已有會話，減少握手次數。

客戶端驗證證書

服務器發送證書及相關信息（Certificate + ServerHelloDone）

• Certificate 消息：服務器向客戶端發送自己的數字證書（包含服務器 RSA 公鑰），證書鏈可能包含多級 CA 證書（從服務器證書到根 CA 證書）。
• （可選）CertificateRequest：若服務器需要驗證客戶端身份（如雙向認證），會請求客戶端證書。
• ServerHelloDone 消息：表示服務器已完成初始消息發送，等待客戶端回應。

TLS 第三次握手

客戶端發送加密的預主密鑰（ClientKeyExchange）

客戶端將加密后的 PMS 通過ClientKeyExchange 消息發送給服務器。由于 PMS 用服務器公鑰加密，中途被竊聽也無法解密。

客戶端和服務器計算會話密鑰（Master Secret + Session Keys）

• 服務器解密 PMS：服務器收到加密的 PMS 后，用自己的RSA 私鑰解密，得到原始的 Pre-Master Secret。
• 計算主密鑰（Master Secret）：客戶端和服務器分別使用相同的算法，結合以下三個參數計算 Master Secret：

  plaintext

  Master Secret = PRF(Pre-Master Secret, "master secret", Client Random + Server Random)
  

  
  其中，PRF是偽隨機函數（Pseudorandom Function），用于將輸入轉換為固定長度的密鑰材料。
• 生成會話密鑰：再用 Master Secret、Client Random、Server Random 通過 PRF 生成用于實際通信的對稱密鑰（如 AES 密鑰、HMAC 密鑰等），包括：
  • 客戶端加密密鑰、服務器加密密鑰（對稱加密，用于數據加密）。
  • 客戶端 MAC 密鑰、服務器 MAC 密鑰（用于數據完整性校驗）。

客戶端驗證握手完整性（Finished 消息）

• 客戶端用生成的會話密鑰，對之前握手過程中的所有消息（ClientHello 到 ClientKeyExchange）計算摘要（通過 MAC 算法），并加密后通過Finished 消息發送給服務器。
• 目的：證明客戶端已正確生成會話密鑰，且握手過程未被篡改。

TLS 第四次握手

服務器驗證握手完整性并回應（Finished 消息）

• 服務器用自己生成的會話密鑰，對相同的握手消息計算摘要，與客戶端發送的 Finished 消息解密后的值對比，驗證客戶端是否正確生成密鑰。
• 驗證通過后，服務器同樣生成Finished 消息（加密握手消息摘要）并發送給客戶端，證明服務器也已正確生成密鑰。

握手完成，開始加密通信

客戶端和服務器均驗證通過后，握手結束。后續所有通信數據均使用協商出的對稱密鑰進行加密和校驗，確保機密性和完整性。

DNS域名解析的過程