Linux——网络（https）

特性	HTTP	HTTPS
协议	明文传输，无加密	加密传输（SSL/TLS）
端口	80	443
安全性	易受窃听、篡改、中间人攻击	加密、身份认证、数据完整性保护
性能	无加密开销，速度更快	因加密/解密略慢，但现代优化已大幅降低影响

3. SSL/TLS协议

HTTPS的安全基础是SSL（Secure Sockets Layer） 或 TLS（Transport Layer Security） 协议（TLS是SSL的升级版，现主要使用TLS 1.2/1.3）。

TLS握手流程（以RSA密钥交换为例）

Client Hello
- 客户端发送支持的TLS版本、加密套件列表、随机数（Client Random）。
Server Hello
- 服务端选择TLS版本、加密套件，发送随机数（Server Random）和数字证书。
证书验证
- 客户端验证证书合法性（是否由可信CA签发，域名是否匹配，是否过期等）。
密钥交换
- 客户端生成预主密钥（Pre-Master Secret），用证书公钥加密后发送给服务端。
生成会话密钥
- 双方通过Client Random、Server Random和Pre-Master Secret生成对称密钥（Session Key）。
加密通信
- 后续数据传输使用Session Key进行对称加密（如AES）。

TLS 1.3优化：简化握手流程，支持0-RTT（零往返时间），减少延迟。

4. 数字证书与CA

数字证书：包含服务器公钥、域名、签发机构（CA）、有效期等信息。
CA（Certificate Authority）：受信任的第三方机构（如Let's Encrypt、DigiCert），负责验证服务器身份并签发证书。
证书链：根CA → 中间CA → 服务器证书，浏览器通过预置的根证书信任链验证合法性。
自签名证书：未通过CA签发，浏览器会提示不安全，仅用于测试或内部环境。

5. 加密技术

对称加密（如AES、ChaCha20）：加密和解密使用同一密钥，速度快，用于传输数据。
非对称加密（如RSA、ECC）：公钥加密、私钥解密，用于密钥交换和身份认证。
哈希算法（如SHA-256）：确保数据完整性，防止篡改。

6. HTTPS性能优化

会话恢复（Session Resumption）：通过Session ID或Session Ticket复用之前协商的密钥，减少握手开销。
OCSP Stapling：服务端主动提供证书状态信息，避免客户端查询OCSP服务器。
TLS 1.3：减少握手步骤，支持更高效的加密算法。
HSTS（HTTP Strict Transport Security）：强制浏览器使用HTTPS，避免降级攻击。

7. 常见问题

混合内容（Mixed Content）：HTTPS页面中加载HTTP资源（如图片、脚本），浏览器会阻止或警告。
证书过期：需定期更新证书（自动化工具如Certbot可解决）。
中间人攻击：伪造证书或CA可能被利用，需确保证书链完整可信。

8. 配置最佳实践

使用TLS 1.2/1.3，禁用不安全的协议（如SSLv3、TLS 1.0/1.1）。
选择强加密套件（如ECDHE-ECDSA-AES128-GCM-SHA256）。
启用HTTP到HTTPS的自动重定向（301/302）。
配置HSTS头（Strict-Transport-Security: max-age=31536000; includeSubDomains）。
定期更新证书，推荐自动化工具（如Let's Encrypt）。

9. 未来趋势

TLS 1.3普及：更安全、更高效。
量子安全加密：应对量子计算机威胁的新算法（如抗量子加密算法）。
Certificate Transparency：增强证书签发透明度，防止恶意证书。

二、加密过程

1. 总体流程概览

HTTPS 加密分为两个阶段：

TLS 握手阶段：通过非对称加密交换密钥，验证身份。
数据传输阶段：使用对称加密密钥加密通信内容。

2. TLS 握手阶段（密钥协商）

步骤 1：Client Hello

客户端向服务端发送以下信息：
- 支持的 TLS 版本（如 TLS 1.2/1.3）。
- 支持的加密套件（Cipher Suites，如 TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256）。
- 客户端随机数（Client Random）。

步骤 2：Server Hello

服务端选择 TLS 版本和加密套件，返回以下信息：
- 服务端随机数（Server Random）。
- 数字证书（包含服务端公钥、域名、CA 信息等）。
- （可选）要求客户端提供证书（双向认证场景）。

步骤 3：证书验证

客户端验证服务端证书：
1. 证书链验证：检查证书是否由受信任的 CA 签发（通过预置的根证书）。
2. 域名匹配：确认证书中的域名与访问的域名一致。
3. 有效期检查：确保证书未过期。
4. 吊销状态检查：通过 OCSP 或 CRL 验证证书未被吊销。

步骤 4：密钥交换

根据加密套件选择不同的密钥交换算法（如 RSA 或 ECDHE）：

RSA 密钥交换（已逐渐淘汰，缺乏前向保密）：
1. 客户端生成预主密钥（Pre-Master Secret）。
2. 用服务端证书的公钥加密 Pre-Master Secret，发送给服务端。
3. 服务端用私钥解密获取 Pre-Master Secret。
ECDHE 密钥交换（现代主流，支持前向保密）：
1. 服务端生成临时椭圆曲线参数（EC Diffie-Hellman 参数）并签名后发送给客户端。
2. 客户端和服务端分别生成临时公私钥对，交换公钥。
3. 双方通过椭圆曲线算法计算共享密钥（Pre-Master Secret）。

步骤 5：生成会话密钥

双方通过以下三个随机值生成主密钥（Master Secret）：
- Client Random
- Server Random
- Pre-Master Secret
基于 Master Secret，使用伪随机函数（PRF）派生出 对称加密密钥（Session Key），用于后续通信。

步骤 6：握手完成

客户端和服务端交换加密后的 Finished 消息，验证握手过程是否一致且未被篡改。

3. 数据传输阶段（对称加密）

双方使用协商好的 Session Key 进行对称加密通信，常用算法如：
- AES-GCM（高效且支持认证加密）。
- ChaCha20-Poly1305（移动设备优化算法）。
每次通信的数据包会附加 消息认证码（MAC） 或使用 AEAD（Authenticated Encryption with Associated Data） 确保数据完整性。

4. 关键加密技术

非对称加密（握手阶段）

用途：身份认证（证书中的公钥）和密钥交换。
算法：
- RSA（传统，无前向保密）。
- ECDHE（现代，支持前向保密，即使私钥泄露，历史会话也无法解密）。

对称加密（传输阶段）

用途：加密实际传输的 HTTP 数据。
优势：计算效率高，适合大数据量加密。
算法：AES（128/256 位）、ChaCha20 等。

哈希算法

用途：生成消息摘要，验证数据完整性。
算法：SHA-256、SHA-384（TLS 1.2/1.3 主流）。

5. 前向保密（Forward Secrecy）

核心思想：每次会话使用临时密钥（Ephemeral Key），即使服务端私钥泄露，历史会话也无法解密。
实现方式：通过 ECDHE 或 DHE 密钥交换算法生成临时密钥。
重要性：防止攻击者长期保存密文后通过私钥破解。

6. TLS 1.3 的改进

简化握手流程：
- 合并 Client/Server Hello 步骤，减少往返次数（1-RTT 或 0-RTT）。
废弃不安全算法：
- 移除了 RSA 密钥交换、SHA-1、RC4 等弱算法。
0-RTT 模式：
- 允许客户端在首次握手时发送加密数据（需权衡重放攻击风险）。

7. 加密过程示例（TLS 1.3）

bash 复制代码

Client                                  Server
------                                 ------
Client Hello
（支持的版本、加密套件、Client Random）
       --------------->
                                       Server Hello
                                       （选择版本、加密套件、Server Random）
                                       Certificate（证书）
                                       Server Parameters（ECDHE 公钥）
                                       CertificateVerify（签名验证）
                                       Finished
                         <---------------
Client Parameters（ECDHE 公钥）
Finished
       --------------->
[应用数据（加密）]
       <--------------->

8. 为什么混合使用对称和非对称加密？

非对称加密：解决密钥分发问题，但计算开销大。
对称加密：高效，适合数据加密，但需安全分发密钥。
结合优势：用非对称加密安全交换对称密钥，再用对称加密处理数据。

9. 常见攻击与防御

中间人攻击（MITM） ：通过伪造证书拦截通信。
防御：严格验证证书链和域名。
重放攻击 ：重复发送截获的加密数据。
防御：使用随机数（Nonce）和会话密钥时效性。
降级攻击 ：迫使使用弱加密协议。
防御：配置 HSTS 强制 HTTPS，禁用旧协议（如 SSLv3）。

三、对比http和https

1. 基础概念

HTTP（HyperText Transfer Protocol）

用于在客户端（如浏览器）和服务器之间传输超文本（如网页），是互联网数据通信的基础。默认端口 80 ，不加密，数据以明文传输。
HTTPS（HTTP Secure）

在 HTTP 基础上加入 SSL/TLS 加密层 ，通过加密和身份验证保护数据安全。默认端口 443 ，URL 以 https:// 开头，地址栏显示"锁"标志。

2. 核心区别

对比项	HTTP	HTTPS
安全性	明文传输，易被窃听、篡改、冒充	加密传输，防窃听、防篡改、身份验证
端口	80	443
证书	无需证书	需 SSL/TLS 证书（由 CA 颁发）
性能	无加密开销，速度更快	加密增加延迟，但现代优化差距极小
SEO 排名	无优势	搜索引擎优先收录

3. HTTPS 如何保障安全？

加密传输
- TLS 握手：通过非对称加密（如 RSA、ECC）交换密钥，再切换为对称加密（如 AES）传输数据，兼顾安全与效率。
- 混合加密机制：非对称加密协商密钥 + 对称加密传输数据。
身份验证
- 服务器需提供由 CA（证书颁发机构） 签发的 SSL 证书，验证网站身份，防止"钓鱼网站"。
数据完整性
- 使用 MAC（消息认证码） 或 哈希算法（如 SHA-256）确保数据未被篡改。

4. HTTPS 工作原理（简化流程）

客户端发起请求

浏览器连接到服务器的 443 端口，发送支持的加密算法列表。
服务器响应证书

服务器返回 SSL 证书（含公钥）和选择的加密算法。
密钥交换

客户端验证证书有效性，生成对称加密的"会话密钥"，用服务器公钥加密后发送。
加密通信

双方使用会话密钥进行对称加密通信。

5. 常见问题

Q：HTTPS 会拖慢网站速度吗？

A：早期因加密计算影响性能，但现代硬件优化（如 TLS 1.3、会话复用）已大幅降低延迟，性能损失可忽略。
Q：如何获取 SSL 证书？

A：可购买（如 DigiCert、Symantec），或使用免费证书（Let's Encrypt）。证书分三种类型：
- DV（域名验证）：验证域名所有权，适合个人网站。
- OV（组织验证）：验证企业身份，适合商业网站。
- EV（扩展验证）：显示公司名称，需严格审核（现逐渐淡出）。
Q：为何 HTTPS 页面加载 HTTP 资源会报错？

A：浏览器会阻止 混合内容（Mixed Content），防止 HTTP 资源破坏整体安全性。

6. 为什么 HTTPS 是未来趋势？

浏览器强制要求：Chrome/Firefox 将 HTTP 标记为"不安全"。
HTTP/2 和 HTTP/3：主流浏览器仅支持 HTTPS 下的新协议，提升传输效率。
法规合规：如 GDPR、PCIDSS 要求敏感数据必须加密。

四、设计安全法案

1、技术原理简介

对称加密：加密和解密使用相同密钥，速度快但密钥管理困难。

非对称加密：使用一对密钥（公钥和私钥），公钥公开，私钥保密，主要用于密钥交换和数字签名。

数字证书：由权威机构颁发，用于证明公钥持有者身份的文件。

2、安全方案设计

密钥交换阶段：

- 发送方生成一个随机的对称密钥。

- 发送方使用接收方的公钥对对称密钥进行加密。

- 加密后的对称密钥发送给接收方。

- 接收方使用自己的私钥解密，得到对称密钥。

数据传输阶段：

- 发送方使用对称密钥对数据进行加密。

- 加密后的数据发送给接收方。

- 接收方使用相同的对称密钥进行解密。

身份认证阶段：

- 发送方和接收方在通信前交换数字证书。

- 双方验证对方证书的有效性，确保身份真实可靠。

完整性保护阶段：

- 发送方使用哈希算法计算数据的哈希值。

- 发送方使用自己的私钥对哈希值进行签名。

- 接收方收到数据后，重新计算哈希值，并使用发送方的公钥验证签名。

3、优势分析

保密性：对称加密保证数据传输的机密性，非对称加密确保对称密钥的安全交换。

完整性：哈希算法和数字签名确保数据在传输过程中未被篡改。

认证性：数字证书实现通信双方的身份认证。

总结

HTTPS 通过加密和身份验证彻底解决了 HTTP 的安全缺陷，已成为现代网站的标配。尽管初期部署需配置证书，但其对隐私保护、SEO 及用户体验的提升远超成本。随着技术进步，HTTPS 的性能损耗几乎可忽略，未来全面普及已成必然。