真正「搞」懂HTTPS協定15之安全的定義

　　前面我們花了很大的篇幅來講HTTP在效能上的改進，從1.0到1.1，再到2.0、3.0，HTTP通過替換底層協定，解決了一直阻塞效能提升的隊頭阻塞問題，在效能上達到了極致。

　　那麼，接下來，我們來聊一聊HTTP在安全上都做了哪些事情，HTTPS是如何幫助HTTP解決安全問題的。

　　那為什麼要有HTTPS呢？其本質原因就是因為我們之前說過的哈，因為HTTP是不安全的。它明文的特點，雖然給我們的學習帶來了一定的便利性，但是也正是因為如此，在整個報文的傳輸過程中，任何人都能在鏈路中存取、截獲、修改或者偽造請求/響應的資料。

　　比如，就拿前兩篇文章講的代理服務。它作為 HTTP 通訊的中間人，在資料上下行的時候可以新增或刪除部分頭欄位，也可以使用黑白名單過濾 body 裡的關鍵字，甚至直接傳送虛假的請求、響應，而瀏覽器和源伺服器都沒有辦法判斷報文的真偽。

　　這對於網路購物、網上銀行、證券交易等需要高度信任的應用場景來說是非常致命的。如果沒有基本的安全保護，使用網際網路進行各種電子商務、電子政務就根本無從談起。

　　對於安全性不那麼高的入口網站、新聞網站、視訊網站等，也可能會在頁面中嵌入廣告，分流使用者，致使網站損失。

　　對於我們普通人來說，危害性更大，不知不覺，你的隱私資訊就被洩露，甚至威脅人身和財產安全。

　　我們想象一下，就像《三體》小說中的黑暗森林定義，他人即地獄，所有的一切都是不可靠，不可信的。

　　所以，保證HTTP報文的資料安全，成了一件必然且急迫的事情。

一、安全的定義

　　首先，我們想要建立安全，有一個前提，就是我們要先知道什麼是安全。那什麼樣的通訊過程才算是「安全」呢？

　　通常認為，如果通訊過程具備了四個特性，就可以認為是「安全」的，這四個特性是：機密性、完整性，身份認證和不可否認。

　　機密性（Secrecy/Confidentiality），是指對資料的保密，只能由可信的人存取，對其他人是不可見的」祕密「，簡單的說就是不能讓不相關的人看到不該看的東西。比如戰爭時代，電臺傳遞的資訊都是加密的，然後傳遞的終端的接收人裡會有個密碼本，根據密碼本來解密傳遞的加密資訊，如果這個密碼本被敵軍獲取或者破解，你的策略和方針就毫無祕密可言。

　　完整性（Integrity），也叫做一致性，是指資料在傳輸過程中沒有被篡改，不多也不少，」完完整整「的傳送給對方。機密性雖然可以保證讓資料保密，但是並不能防止資料被改動，假如駭客在獲取大量加密資料後，通過碰撞碰撞出某些關鍵字，那麼駭客就可以替換其中一部分資料，或者調整順序，破壞通訊資料的可靠性。

　　身份認證（Authentication），是指確認對方的真實身份，也就是」怎麼證明你真的是你「，保證訊息之傳送給可信的人。如果通訊時另外一方是一個假冒網站，那麼資料再保密再完整也沒用，駭客完全可以使用冒充的身份套出各種資訊，加密不加密，完整不完整，沒啥意義，因為你最終的接收人就是不可靠的。

　　那麼在現實生活中，你怎麼證明你是你呢？嗯……身份證唄。我們後面就會詳細的說一下網站的身份證是如何工作的。

　　不可否認（Non-repudiation/Undeniable），也叫做不可抵賴，意思是不能否認已經發生過的行為，不能說話不算數，不認賬。

　　使用前三個特性，可以解決安全通訊的大部分問題，但是如果缺少了不可否認，那通訊的事務的真實性就得不到保證，有可能出現說話不負責的情況。

　　所以，只有同時具備了機密性、完整性、身份認證、不可否認四個特性，通訊雙方的利益才能得到保障，才能算得上是真正的安全。

二、What is HTTPS？

　　那什麼是HTTPS？一句話，就是為HTTP增加了安全通訊的四大特性。

　　其實HTTPS特別簡單，RFC檔案只有7頁，裡面規定了新的協定名https，預設埠號是443，至於其它的請求-應答模型、報文結構、請求方法、URI、頭欄位、連線管理等等都完全沿用HTTP，沒有任何新的東西。

　　也就是說，HTTPS除了在安全上的改進，它擁有HTTP一切的優缺點，一模一樣，沒區別。

　　那HTTPS是如何做到安全的四大特性的呢？嗯……就是多出來的那個S。

　　它把HTTP下層的傳輸協定由TCP/IP換成了SSL/TLS，由」HTTP over TCP/IP「變成了」HTTP over SSL/TLS「，讓HTTP執行在了安全的SSL/TLS協定上，收發報文不再使用Socket API，而是呼叫專門的安全介面。

　　所以說，其實HTTPS並沒有啥特別的地方，全是靠SSL/TLS來支援。我們只要學會了SSL/TLS，HTTPS自然就手到擒來了。

三、What is SSL/TLS

　　SSL即安全通訊協定（Secure Sockets Layer），在OSI模型中處於第5層，也就是對談層，由網景公司於 1994 年發明，有 v2 和 v3 兩個版本，而 v1 因為有嚴重的缺陷從未公開過。

　　SSL 發展到 v3 時已經證明了它自身是一個非常好的安全通訊協定，於是網際網路工程組 IETF 在 1999 年把它改名為 TLS（傳輸層安全，Transport Layer Security），正式標準化，版本號從 1.0 重新算起，所以 TLS1.0 實際上就是 SSLv3.1。

　　到今天 TLS 已經發展出了三個版本，分別是 2006 年的 1.1、2008 年的 1.2 和2018年的 1.3，每個新版本都緊跟密碼學的發展和網際網路的現狀，持續強化安全和效能，已經成為了資訊保安領域中的權威標準。

　　目前應用的最廣泛的 TLS 是 1.2，而之前的協定（TLS1.1/1.0、SSLv3/v2）都已經被認為是不安全的，各大瀏覽器即將在 2020 年左右停止支援，所以接下來的講解都針對的是 TLS1.2。

　　TLS 由記錄協定、握手協定、警告協定、變更密碼規範協定、擴充套件協定等幾個子協定組成，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。

　　瀏覽器和伺服器在使用 TLS 建立連線時需要選擇一組恰當的加密演演算法來實現安全通訊，這些演演算法的組合被稱為「密碼套件」（cipher suite，也叫加密套件）。

　　其實 TLS 的密碼套件命名非常規範，格式很固定。基本的形式是「金鑰交換演演算法 + 簽名演演算法 + 對稱加密演演算法 + 摘要演演算法」，比如」ECDHE-RSA-AES256-GCM-SHA384「的密碼套件的意思就是：

　　「握手時使用 ECDHE 演演算法進行金鑰交換，用 RSA 簽名和身份認證，握手後的通訊使用 AES 對稱演演算法，金鑰長度 256 位，分組模式是 GCM，摘要演演算法 SHA384 用於訊息認證和產生亂數。」

四、還要說一下OpenSSL

　　聊完了TLS，我們就不得不談一下OpenSSL，它是一個著名的開源密碼學程式庫和工具包，幾乎支援所有公開的加密演演算法和協定，已經成為了事實上的標準，許多應用軟體都會使用它作為底層庫來實現 TLS 功能，包括常用的 Web 伺服器 Apache、Nginx 等。

　　OpenSSL 是從另一個開源庫 SSLeay 發展出來的，曾經考慮命名為「OpenTLS」，但當時（1998 年）TLS 還未正式確立，而 SSL 早已廣為人知，所以最終使用了「OpenSSL」的名字。

　　由於 OpenSSL 是開源的，所以它還有一些程式碼分支，比如 Google 的 BoringSSL、OpenBSD 的 LibreSSL，這些分支在 OpenSSL 的基礎上刪除了一些老舊程式碼，也增加了一些新特性，雖然背後有「大金主」，但離取代 OpenSSL 還差得很遠。

五、小結

　　本篇，最重要的就是安全通訊的四大特性，這個東西大家一定要記住，我們後面的學習都是基於此的TLS實現。我們還了解了其實HTTPS的核心就是S，而S其實就是SSL和TLS，而SSL又是TLS的前身，所以根本的學習，就來到了TLS。而OpenSSL就是TLS的具體實現。