https傳輸過程

客戶端發起HTTPS請求

操作：用戶在瀏覽器輸入 https://www.example.com
技術細節：
客戶端向服務器443端口發起TCP連接
發送Client Hello消息（包含支持的TLS版本、加密套件、客戶端隨機數）
安全意義：建立安全通信的起點

服務器返回數字證書

操作：服務器響應并發送數字證書
技術細節：
包含公鑰A（通常為RSA/ECC公鑰）
證書包含：域名、有效期、頒發機構、公鑰信息
示例證書結構：
plaintext
證書版本：v3
序列號：00:aa:bb:cc...
簽名算法：sha256WithRSA
頒發者：CN=DigiCert Global CA
有效期：2023-01-01 至 2024-12-31
主體：CN=www.example.com
公鑰：RSA 2048位
X509v3擴展：
Subject Alternative Name: DNS:example.com
安全意義：提供服務器身份憑證

客戶端驗證證書

操作：客戶端驗證證書合法性
驗證流程：
檢查證書有效期
驗證證書鏈（從服務器證書→中間CA→根CA）
檢查CRL/OCSP吊銷狀態
驗證域名匹配（防止釣魚網站）
驗證失敗處理：
瀏覽器顯示警告（如NET::ERR_CERT_INVALID）
用戶可選擇是否繼續訪問

生成會話密鑰

操作：客戶端生成隨機對稱密鑰
技術細節：
生成256位隨機數（稱為Pre-Master Secret）
在TLS 1.3中稱為"Shared Secret"
結合客戶端隨機數、服務器隨機數生成最終會話密鑰
math
會話密鑰 = HKDF_Expand(
HKDF_Extract(Pre-Master, "TLS Key"),
ClientRandom + ServerRandom,
32
)
安全意義：確保每次會話使用唯一密鑰

加密傳輸會話密鑰

操作：用公鑰A加密會話密鑰
技術細節：
使用RSA加密：Ciphertext = (KEY^e) mod n
或使用ECDH密鑰交換（更安全的前向保密）
TLS 1.3中默認使用ECDHE密鑰交換
安全意義：防止中間人獲取對稱密鑰

服務器解密會話密鑰

操作：服務器用私鑰B解密
技術細節：
RSA解密：KEY = (Ciphertext^d) mod n
此時雙方擁有相同的會話密鑰
安全意義：建立端到端的加密通道基礎

切換加密模式

操作：雙方發送ChangeCipherSpec
技術細節：
客戶端→服務器：ChangeCipherSpec通知
服務器→客戶端：ChangeCipherSpec響應
啟用協商好的加密套件（如AES_256_GCM）
安全意義：正式啟用加密通信

加密數據傳輸（客戶端→服務器）

操作：客戶端發送加密的HTTP請求
技術細節：
python
# 加密過程
ciphertext = AES_GCM_encrypt(
key=會話密鑰,
plaintext="GET / HTTP/1.1...",
nonce=隨機數,
auth_data=附加數據
)
實際數據包：
hex
17 03 03 00 30 ? # TLS頭部
01 02 03 ... 3A ?# 加密后的應用數據
60 7B 91 A5 ? ? ?# 認證標簽(GCM)

加密數據傳輸（服務器→客戶端）

操作：服務器返回加密的HTTP響應
技術細節：
使用相同會話密鑰解密請求
生成加密響應：
python
response = "HTTP/1.1 200 OK..."
encrypted_res = AES_GCM_encrypt(key, response)
性能優化：
TLS會話恢復（Session Tickets）
0-RTT數據（TLS 1.3特性）

連接關閉

操作：加密通信結束
技術細節：
發送加密的close_notify警報
安全關閉TCP連接
安全意義：防止截斷攻擊
關鍵安全機制總結：
雙階段加密：
非對稱加密：安全傳輸會話密鑰（RSA/ECDH）
對稱加密：高效加密業務數據（AES/ChaCha20）
證書信任體系：
三級驗證（服務器證書→中間CA→根CA）
OCSP在線證書狀態檢查
前向保密（PFS）：
ECDHE密鑰交換
每次會話生成唯一密鑰
即使私鑰泄露，歷史會話仍安全
完整性保護：
HMAC-SHA256消息認證
AEAD模式（如AES-GCM）內置完整性校驗

DNS傳輸過程

客戶端發起DNS查詢

操作：用戶在瀏覽器輸入域名（如 www.example.com）
技術細節：
生成DNS查詢報文（UDP 53端口）
報文結構：
plaintext
Header:
ID: 0x4d20 ? ? ?// 隨機事務ID
Flags: RD=1 ? ? ?// 遞歸查詢請求
Questions: 1
Question Section:
QNAME: www.example.com
QTYPE: A ? ? ? ?// 請求IPv4地址
QCLASS: IN ? ? ?// Internet類
協議選擇：
默認使用UDP（報文<512字節）
大響應自動切換TCP

解析器檢查緩存

操作：本地DNS解析器查詢緩存
檢查內容：
瀏覽器DNS緩存
操作系統DNS緩存
路由器DNS緩存
ISP DNS服務器緩存
緩存時效：
根據TTL（Time to Live）值決定
典型TTL值：
根域名：48小時
TLD域名：24小時
主機記錄：5分鐘-1小時

查詢根DNS服務器

操作：解析器向根DNS服務器發起查詢
技術細節：
全球13組根服務器（a.root-servers.net ~ m.root-servers.net）
響應包含TLD服務器信息：
plaintext
Authority Section:
com. ? ?172800 ?IN ?NS ?a.gtld-servers.net.
com. ? ?172800 ?IN ?NS ?b.gtld-servers.net.
Additional Section:
a.gtld-servers.net. ?A ?192.5.6.30
b.gtld-servers.net. ?A ?192.33.14.30
關鍵點：根服務器不返回最終IP，只引導至正確TLD

查詢頂級域（TLD）DNS

操作：解析器向.com TLD服務器查詢
技術細節：
TLD服務器管理特定后綴（.com, .org, .cn等）
響應包含權威DNS信息：
plaintext
Authority Section:
example.com. ?86400 ?IN ?NS ?ns1.example.com.
example.com. ?86400 ?IN ?NS ?ns2.example.com.
Additional Section:
ns1.example.com. ?A ?192.0.2.1
ns2.example.com. ?A ?192.0.2.2

查詢權威DNS服務器

操作：解析器向域名注冊的權威DNS查詢
技術細節：
權威服務器持有最終DNS記錄
返回A記錄（IPv4）或AAAA記錄（IPv6）：
plaintext
Answer Section:
www.example.com. ?300 ?IN ?A ?93.184.216.34
www.example.com. ?300 ?IN ?A ?93.184.216.35 ?// 可能多個IP
記錄類型：
A：IPv4地址
AAAA：IPv6地址
CNAME：別名記錄（如www→example.com）
MX：郵件服務器
TXT：文本驗證信息

緩存并返回結果

操作：解析器緩存結果并返回客戶端
緩存機制：
分層緩存：本地→ISP→公共DNS
緩存污染防護：
隨機事務ID（16位）
隨機源端口（DNS over TCP）
響應報文：
plaintext
Header:
ID: 0x4d20
Flags: QR=1, RA=1 ?// 響應+遞歸可用
Answer RRs: 1
Answer Section:
www.example.com. ?300 ?IN ?A ?93.184.216.34

客戶端建立連接

操作：客戶端使用IP建立TCP連接
后續流程：
TCP三次握手
如果是HTTPS：TLS握手
HTTP請求/響應
關鍵點：DNS只負責域名→IP轉換，不參與后續通信