From:?掃盲 HTTPS 和 SSL/TLS 協(xié)議[0]：引子

需要了解的背景知識(shí)：

• 術(shù)語(yǔ) HTTPS,SSL,TLS
• 長(zhǎng)連接與短連接的關(guān)系
• 了解 CA 證書(shū)
• 基本流程

一.術(shù)語(yǔ)掃盲

1.什么是SSL？

SSL(Secure Sockets Layer, 安全套接字)，因?yàn)樵然ヂ?lián)網(wǎng)上使用的 HTTP 協(xié)議是明文的，存在很多缺點(diǎn)——比如傳輸內(nèi)容會(huì)被偷窺（嗅探）和篡改。發(fā)明 SSL 協(xié)議，就是為了解決這些問(wèn)題。

2.那么什么是TLS呢？

到了1999年，SSL 因?yàn)閼?yīng)用廣泛，已經(jīng)成為互聯(lián)網(wǎng)上的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。IETF 就在那年把 SSL 標(biāo)準(zhǔn)化。標(biāo)準(zhǔn)化之后的名稱(chēng)改為 TLS（是“Transport Layer Security”的縮寫(xiě)），中文叫做“傳輸層安全協(xié)議”。

很多相關(guān)的文章都把這兩者并列稱(chēng)呼（SSL/TLS），因?yàn)檫@兩者可以視作同一個(gè)東西的不同階段。

3.那么什么是HTTPS呢？

HTTPS = HTTP + SSL/TLS, 也就是 HTTP over SSL 或 HTTP over TLS.這是后面加?S?的由來(lái)?

相對(duì)于HTTP:

• http和https使用的是完全不同的連接方式，用的端口也不一樣，前者是80，后者是443。
• http的連接很簡(jiǎn)單，是無(wú)狀態(tài)的；HTTPS協(xié)議是由SSL+HTTP協(xié)議構(gòu)建的可進(jìn)行加密傳輸、身份認(rèn)證的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，比http協(xié)議安全。

二.長(zhǎng)連接VS短連接

HTTP對(duì)TCP的連接使用分為：

• 短連接
• 長(zhǎng)連接(又稱(chēng)“持久連接”，或“Keep-Alive”或“Persistent Connection”)

如果是短連接的話，針對(duì)每個(gè)HTML資源，就會(huì)針對(duì)每一個(gè)外部資源，分別發(fā)起一個(gè)個(gè) TCP 連接。相反，如果是“長(zhǎng)連接”的方式，瀏覽器也會(huì)先發(fā)起一個(gè) TCP 連接去抓取頁(yè)面。但是抓取頁(yè)面之后，該 TCP 連接并不會(huì)立即關(guān)閉，而是暫時(shí)先保持著（所謂的“Keep-Alive”）。然后瀏覽器分析 HTML 源碼之后，發(fā)現(xiàn)有很多外部資源，就用剛才那個(gè) TCP 連接去抓取此頁(yè)面的外部資源。

注意：

• 在 HTTP 1.0 版本，【默認(rèn)】使用的是“短連接”（那時(shí)候是 Web 誕生初期，網(wǎng)頁(yè)相對(duì)簡(jiǎn)單，“短連接”的問(wèn)題不大）
• 在 HTTP 1.1 中，【默認(rèn)】采用的是“Keep-Alive”的方式。

三.HTTPS的設(shè)計(jì)

HTTPS的設(shè)計(jì)要兼容HTTP

• HTTPS 還是要基于 TCP 來(lái)傳輸
• 單獨(dú)使用一個(gè)新的協(xié)議，把 HTTP 協(xié)議包裹起來(lái)（所謂的“HTTP over SSL”，實(shí)際上是在原有的 HTTP 數(shù)據(jù)外面加了一層 SSL 的封裝。HTTP 協(xié)議原有的 GET、POST 之類(lèi)的機(jī)制，基本上原封不動(dòng)）

關(guān)于HTTPS的性能，為了確保性能，SSL 的設(shè)計(jì)者至少要考慮如下幾點(diǎn)：

• 如何選擇加密算法（“對(duì)稱(chēng)”or“非對(duì)稱(chēng)”）？
• 如何兼顧 HTTP 采用的“短連接”TCP 方式？

四.簡(jiǎn)單運(yùn)行過(guò)程

SSL/TLS協(xié)議的基本思路是采用公鑰加密法，也就是說(shuō)，客戶(hù)端先向服務(wù)器端索要公鑰，然后用公鑰加密信息，服務(wù)器收到密文后，用自己的私鑰解密。

問(wèn)題：

• 如何保證公鑰不被篡改？:解決方法：將公鑰放在數(shù)字證書(shū)中。只要證書(shū)是可信的，公鑰就是可信的。
• 公鑰加密計(jì)算量太大，如何減少耗用的時(shí)間？解決方法：每一次對(duì)話（session），客戶(hù)端和服務(wù)器端都生成一個(gè)”對(duì)話密鑰”（session key），用它來(lái)加密信息。由于”對(duì)話密鑰”是對(duì)稱(chēng)加密，所以運(yùn)算速度非常快，而服務(wù)器公鑰只用于加密”對(duì)話密鑰”本身，這樣就減少了加密運(yùn)算的消耗時(shí)間。

因此，SSL/TLS協(xié)議的基本過(guò)程是這樣的：

• 客戶(hù)端向服務(wù)器端索要并驗(yàn)證公鑰。
• 雙方協(xié)商生成”對(duì)話密鑰”。
• 雙方采用”對(duì)話密鑰”進(jìn)行加密通信。

如下圖解:

五.詳解運(yùn)行過(guò)程

如下圖示：

注意的是，”握手階段”的所有通信都是明文的

1.客戶(hù)端發(fā)出請(qǐng)求（ClientHello）

C向S提供信息如下：

• 支持的協(xié)議版本，比如TLS 1.0版。
• 一個(gè)客戶(hù)端生成的隨機(jī)數(shù)，稍后用于生成”對(duì)話密鑰”。
• 支持的加密方法，比如RSA公鑰加密。
• 支持的壓縮方法。

2.服務(wù)器回應(yīng)（SeverHello）

服務(wù)器收到客戶(hù)端請(qǐng)求后，向客戶(hù)端發(fā)出回應(yīng)，這叫做SeverHello。服務(wù)器的回應(yīng)包含以下內(nèi)容。

• 確認(rèn)使用的加密通信協(xié)議版本，比如TLS 1.0版本。如果瀏覽器與服務(wù)器支持的版本不一致，服務(wù)器關(guān)閉加密通信。
• 一個(gè)服務(wù)器生成的隨機(jī)數(shù)，稍后用于生成”對(duì)話密鑰”。
• 確認(rèn)使用的加密方法，比如RSA公鑰加密。
• 服務(wù)器證書(shū)。

除了上面這些信息，如果服務(wù)器需要確認(rèn)客戶(hù)端的身份，就會(huì)再包含一項(xiàng)請(qǐng)求，要求客戶(hù)端提供”客戶(hù)端證書(shū)”。

3.客戶(hù)端回應(yīng)

客戶(hù)端收到服務(wù)器回應(yīng)以后，首先驗(yàn)證服務(wù)器證書(shū)。如果證書(shū)不是可信機(jī)構(gòu)頒布、或者證書(shū)中的域名與實(shí)際域名不一致、或者證書(shū)已經(jīng)過(guò)期，就會(huì)向訪問(wèn)者顯示一個(gè)警告，由其選擇是否還要繼續(xù)通信。

如果證書(shū)沒(méi)有問(wèn)題，客戶(hù)端就會(huì)從證書(shū)中取出服務(wù)器的公鑰。然后，向服務(wù)器發(fā)送下面三項(xiàng)信息。

• 一個(gè)隨機(jī)數(shù)。該隨機(jī)數(shù)用服務(wù)器公鑰加密，防止被竊聽(tīng)。
• 編碼改變通知，表示隨后的信息都將用雙方商定的加密方法和密鑰發(fā)送。
• 客戶(hù)端握手結(jié)束通知，表示客戶(hù)端的握手階段已經(jīng)結(jié)束。這一項(xiàng)同時(shí)也是前面發(fā)送的所有內(nèi)容的hash值，用來(lái)供服務(wù)器校驗(yàn)。

現(xiàn)在總共有3個(gè)隨機(jī)數(shù)，第三個(gè)又稱(chēng)”pre-master key”，有了它以后，客戶(hù)端和服務(wù)器就同時(shí)有了三個(gè)隨機(jī)數(shù)，接著雙方就用事先商定的加密方法，各自 生成 本次會(huì)話 所用的 同一把 “會(huì)話密鑰”。

4.服務(wù)器的最后回應(yīng)

服務(wù)器收到客戶(hù)端的第三個(gè)隨機(jī)數(shù)pre-master key之后，計(jì)算生成本次會(huì)話所用的”會(huì)話密鑰”。然后，向客戶(hù)端最后發(fā)送下面信息。

• 編碼改變通知，表示隨后的信息都將用雙方商定的加密方法和密鑰發(fā)送。
• 服務(wù)器握手結(jié)束通知，表示服務(wù)器的握手階段已經(jīng)結(jié)束。這一項(xiàng)同時(shí)也是前面發(fā)送的所有內(nèi)容的hash值，用來(lái)供客戶(hù)端校驗(yàn)。

至此，整個(gè)握手階段全部結(jié)束。接下來(lái)，客戶(hù)端與服務(wù)器進(jìn)入加密通信，就完全是使用普通的HTTP協(xié)議，只不過(guò)用”會(huì)話密鑰”加密內(nèi)容。

六.Https的劣勢(shì)

不完整總結(jié)如下：

• 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加解密決定了它比http慢
• https協(xié)議需要到CA申請(qǐng)證書(shū)。

七.Python操作SSL

首先創(chuàng)建證書(shū)

openssl req -new -x509 -days 365 -nodes -out cert.pem -keyout key.pem

實(shí)例代碼在：?ssl_demo

八.參考：

• 聊聊HTTPS和SSL/TLS協(xié)議
• 圖解HTTPS
• SSL/TLS協(xié)議運(yùn)行機(jī)制的概述

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/xiaoerlang/p/7783635.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的TLS,SSL,HTTPS with Python（转）的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

如果覺(jué)得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。