HTTPs 详解
HTTPs 简介
HTTP 基于明文进行传输，在传输过程中可能遭遇劫持，网络的中间节点可以更改 HTTP 传输内容。在 HTTPs 广泛应用之前，网页被篡改的情况时有发生。有不法分子在别人的网页中插入了广告，以此牟利。更糟糕的是，基于 HTTP 传输的隐私信息会被他人获取。
为了让 HTTP 能够安全地传输 HTTPs 被提出来。HTTPs 并不是什么新的协议，它是在 HTTP 和 TCP 之间加入了一个安全层（Secure Sockets Layer），这个中间层，就负责加解密。通俗地讲，把 HTTP 报文加密后交给传输层，把传输层收到的报文解密后交给应用层。如此，在网络上传输的信息就是加密过的，对方没有办法篡改。
加密方式
在了解 HTTPs 之前，先简要了解一下两种在 HTTPs 中会用到的加密方式。
对称密钥加密
加密和解密采用同一个密钥，过程如图：
至于加解密是具体如何操作，这里就不深究了。只需要了解，对称加密中，加密和解密都采用同一个密钥。
非对称密钥加密
也称为公开密钥加密，这种加密方式有两个密钥——公钥和私钥。其中公钥用于加密，私钥用于解密。公钥和私钥是成对的，而且公钥往往是公开的。通信双方，分别持有公钥和私钥，使用公钥加密后的内容，必须使用私钥才能解密。
HTTPs 中的加密过程
在每个支持 HTTPs 的服务器上都存有一对公钥和私钥。客户端想要建立连接时，服务器会把公钥发送给客户端。客户端生成一个用于对称加密的密钥，使用服务器发来的公钥进行加密，然后发给服务器。这样客户端和服务器都有了客户端上生成的对称加密的密钥的。双方可以使用对称加密算法来实现加密传输了。
可以看到，这里使用非对称加密来保证对称加密的密钥的安全传输。此后的加密都采用对称加密完成。
上面的图中清晰地展现了这一过程，其中的 session key 就是对称加密的密钥。
数字证书
数字证书的作用
采用上一节中描述的方法，传输内容就不会被他人截获了，就算被抓了包，得到的也是密文。但是假如 DNS 被劫持了，你登录银行的网站 bank.com，在解析域名的时候 DNS 服务的流量被劫持了，你连接到了骗子的服务器上。因为 bank.com 解析的 IP 并不是该银行的服务器的 IP 而是骗子的服务器。此时网址虽然显示的是 bank.com，此时你却连接到骗子的服务器上。之后你输入密码，都传到了骗子哪里。就算传输的内容是加密过的，那也无济于事，因为此时确实是和骗子在通信。
为了保证与之通信的服务器是真实的，数字证书被引入 HTTPs。每个合规的 HTTPs 服务器都需要有一个数字证书，这个数字证书由某个第三方机构颁发，即数字证书认证机构（CA，Certificate Authority）。这是一个客户端和服务器都信赖的第三方机构。
数字证书用于证明服务器的真实性，保障服务器和浏览器之间的通信安全，验证网站的真实身份，区别于钓鱼欺诈网站。
数字证书的生成过程
要想得到证书，需要去数字证书认证机构(CA)申请，CA 核实了用户身份之后，会给申请者颁发一个数字证书。同时 CA 会在该数字证书上签名，证明这个数字证书真的是自己颁发出去的。
首先 CA 会产生一个公钥和密钥对，这是服务器后期用于非对称加密用的。CA 把其中的公钥作为上图中左侧中的 Data。CA 哪里有另外一个公钥和私钥对，这是是 CA 自己的密钥对。CA 把申请者的公钥做 hash 之后，使用自己的密钥进行加密，此加密内容为签名。然后把用户的公钥和签名拼接起来。
最终申请者得到数字证书里面包含有效日期、对应的域名、CA 的信息等等，另外还包含公钥和公钥的签名。
数字证书的验证方法
在通信的时候，服务器把证书发给客户端，客户端收到以后需要检验此证书的真实性。如果证书是假的，说明对方不值得信赖。因为如果证书是假的，说明服务器的拥有者没有得到 CA 的认可，为什么没有得到认可？因为它是骗子。他没有办法提供有效的身份证明，以说明自己是该域名的拥有者。
客户端收到数字证书之后，可以检查该数字证书对应的是不是该网站。如果是，可以进一步检查证书是不是真的。如果是真的，就可以从中取出公钥，基于上一节提到的方法来加密通信了。
问题的关键是如何验证证书的真伪。
请看上上幅图 数字证书签名和验证过程 的右半部分。用户对公钥运行同样的 hash 算法得到左边的 hash 值。然后使用 CA 的公钥对数字证书的签名进行解密，而后比较两个 hash 值是否相同。如果相同，那说明此数字证书的签名确实是 CA 的签名。如果是旁人的签名，那么解密出来的两个 hash 一定不相同。
CA 的公钥从何而来呢？因为全球 CA 的数量时有限的，多数浏览器已经内置了 CA 的公钥。CA 的密钥只有 CA 知道，需要高度保密。