HTTP 的缺点

  • 通信使用明文（不加密），内容可能会被窃听
  • 不验证通信方的身份，因此有可能遭遇伪装
  • 无法证明报文的完整性，所以有可能已遭篡改

除此之外，HTTP 本身还有很多缺点。而且，还有像某些特定的 Web 服务器和特定的 Web 浏览器在实际应用中存在的不足

通信使用明文可能会被窃听

由于 HTTP 本身不具备加密的功能，所以也无法做到对通信整体（使用HTTP协议通信的请求和响应的内容）进行加密。即，HTTP报文使用明文（指未经过加密的报文）方式��送

TCP/IP 是可能被窃听的网络

按 TCP/IP 协议族的工作机制，通信内容在所有的通信线路上都有可能遭到窥视。

即使已经过加密处理的通信，也会被窥视到通信内容，这点和未加密的通信是相同的。只是说如果通信经过加密，就有可能让人无法破解报文信息的含义，但加密处理后的报文信息本身还是会被看到的
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窃听相同段上的通信并非难事。只需要收集在互联网上流动的数据包（帧）就行了。对于收集来的数据包的解析工作

加密处理防止被窃听

在目前大家正在研究的如何防止窃听保护信息的几种对策中，最为普及的就是加密技术。加密的对象可以有这么几个。

通信的加密

一种方式就是将通信加密。HTTP 协议中没有加密机制，但可以通过和 SSL（Secure Socket Layer，安全套接层）或 TLS（Transport Layer Security，安全层传输协议）的组合使用， 加密 HTTP 的通信内容

用 SSL建立安全通信线路之后，就可以在这条线路上进行 HTTP 通信了。与 SSL组合使用的 HTTP 被称为 HTTPS（HTTP Secure，超文本传输安全协议）或 HTTP over SSL
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内容的加密

还有一种将参与通信的内容本身加密的方式。由于 HTTP协议中没有加密机制，那么就对 HTTP协议传输的内容本身加密。即把 HTTP 报文里所含的内容进行加密处理
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为了做到有效的内容加密，前提是要求客户端和服务器同时具备加密和解密机制。主要应用在 Web 服务中。有一点必须引起注意，由于该方式不同于 SSL或 TLS 将整个通信线路加密处理，所以内容仍有被篡改的风险。

不验证通信方的身份就可能遭遇伪装

HTTP 协议中的请求和响应不会对通信方进行确认。也就是说存在“服务器是否就是发送请求中 URI 真正指定的主机，返回的响应是否真的返回到实际提出请求的客户端”等类似问题。

任何人都可发起请求

在 HTTP 协议通信时，由于不存在确认通信方的处理步骤，任何人都可以发起请求。另外，服务器只要接收到请求，不管对方是 谁都会返回一个响应
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HTTP 协议的实现本身非常简单，不论是谁发送过来的请求都会返回响应，因此不确认通信方，会存在以下各种隐患。

  • 无法确定请求发送至目标的Web服务器是否是按真实意图返回响应的那台服务器。有可能是已伪装的 Web 服务器
  • 无法确定响应返回到的客户端是否是按真实意图接收响应的那个客户端。有可能是已伪装的客户端
  • 无法确定正在通信的对方是否具备访问权限。因为某些Web服务器上保存着重要的信息，只想发给特定用户通信的权限。
  • 无法判定请求是来自何方、出自谁手。
  • 即使是无意义的请求也会照单全收。无法阻止海量请求 下的 DoS 攻击（Denial of Service，拒绝服务攻击）。

查明对手的证书

SSL不仅提供加密处理，而且还使用了一种被称为证书的手段， 可用于确定方。

证书由值得信任的第三方机构颁发，用以证明服务器和客户端是实际存在的。另外，伪造证书从技术角度来说是异常困难的一件事。所以只要能够确认通信方（服务器或客户端）持有的证书， 即可判断通信方的真实意图。
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通过使用证书，以证明通信方就是意料中的服务器。这对使用者个人来讲，也减少了个人信息泄露的危险性。

无法证明报文完整性，可能已遭篡改

所谓完整性是指信息的准确度。若无法证明其完整性，通常也就意味着无法判断信息是否准确

接收到的内容可能有误

由于 HTTP 协议无法证明通信的报文完整性，因此，在请求或响应送出之后直到对方接收之前的这段时间内，即使请求或响应的 内容遭到篡改，也没有办法获悉。
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像这样，请求或响应在传输途中，遭攻击者拦截并篡改内容的攻击称为中间人攻击（Man-in-the-Middle attack，MITM）。
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如何防止篡改

虽然有使用 HTTP 协议确定报文完整性的方法，但事实上并不便捷、可靠。其中常用的是 MD5 和 SHA-1 等散列值校验的方法， 以及用来确认文件的数字签名方法

可惜的是，用这些方法也依然无法百分百保证确认结果正确。因为 PGP 和 MD5 本身被改写的话，用户是没有办法意识到的。

为了有效防止这些弊端，有必要使用 HTTPS。SSL提供认证和加密处理及摘要功能。仅靠 HTTP 确保完整性是非常困难的

HTTP+ 加密 + 认证 + 完整性保护 = HTTPS

HTTP 加上加密处理和认证以及完整性保护后即是 HTTPS

对于 HTTP 来说，服务器也好，客户端也好，都是没有办法确认通信方的。因为很有可能并不是和原本预想的通信方在实际通信。并且还需要考虑到接收到的报文在通信途中已经遭到篡改这一可能 性。

为了统一解决上述这些问题，需要在HTTP上再加入加密处理和认证等机制。我们把添加了加密及认证机制的 HTTP 称为 HTTPS（HTTP Secure）。
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HTTPS 是身披 SSL 外壳的 HTTP

HTTPS 并非是应用层的一种新协议。只是 HTTP 通信接口部分用 SSL（Secure Socket Layer）和 TLS（Transport Layer Security）协议代替而已。

使用 SSL时，则演变成先和SSL通信，再由SSL和TCP通信了。简言之，所谓 HTTPS，其实就是身披SSL协议这层外壳的HTTP。
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SSL是独立于 HTTP 的协议，其他运行在应 用层的 SMTP 和 Telnet 等协议均可配合 SSL协议使用。

相互交换密钥的公开密钥加密技术

SSL采用一种 叫做公开密钥加密（Public-key cryptography）的加密处理方式。

近代的加密方法中加密算法是公开的，而密钥却是保密的。通过这种方式得以保持加密方法的安全性。加密和解密都会用到密钥。没有密钥就无法对密码解密，反过来说， 任何人只要持有密钥就能解密了。如果密钥被攻击者获得，那加密也就失去了意义。

共享密钥加密的困境

加密和解密同用一个密钥的方式称为共享密钥加密，也被叫做对称密钥加密
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使用两把密钥的公开密钥加密

公开密钥加密使用一对非对称的密钥。一把叫做私有密钥 （private key），另一把叫做公开密钥（public key）。顾名思义，私有密钥不能让其他任何人知道，而公开密钥则可以随意发 布，任何人都可以获得

利用这种方式，不需要发送用来解密的私有密钥，也不必担心密钥被攻击者窃听而盗走
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HTTPS 采用混合加密机制

HTTPS 采用共享密钥加密和公开密钥加密两者并用的混合加密机制。

  • 交换密钥环节使用公开密钥加密方式
  • 之后的建立通信交换报文阶段则使用共享密钥加密方式

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证明公开密钥正确性的证书

公开密钥加密方式还是存在一些问题的。那就是无法证明公开密钥本身就是货真价实的公开密钥。或许在公开密钥传输途中，真正的公开密钥已经被攻击者替换掉了。

为了解决上述问题，可以使用由数字证书认证机构（CA，Certificate Authority）和其相关机关颁发的公开密钥证书。数字证书认证机构处于客户端与服务器双方都可信赖的第三方机构的立场上。

  • 首先，服务器 的运营人员向数字证书认证机构提出公开密钥的申请。
  • 数字证书认证 机构在判明提出申请者的身份之后，会对已申请的公开密钥做数字签 名
  • 然后分配这个已签名的��开密钥
  • 将该公开密钥放入公钥证书 后绑定在一起
  • 服务器会将这份由数字证书认证机构颁发的公钥证书发送给客户端

接到证书的客户端可使用数字证书认证机构的公开密钥，对那张证书上的数字签名进行验证，一旦验证通过，客户端便可明确两件事：

  • 认证服务器的公开密钥的是真实有效的数字证书认证机构
  • 服务器的公开密钥是值得信赖的

此处认证机关的公开密钥必须安全地转交给客户端。使用通信方式时，如何安全转交是一件很困难的事，因此，多数浏览器开发商发布版本时，会事先在内部植入常用认证机关的公开密钥。
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可证明组织真实性的 EV SSL 证书

EV SSL 证书

  • 通信一方的服务器是否规范
  • 确认对方服务器背后运营的企业是否真实存在

EV SSL证书是基于国际标准的认证指导方针颁发的证书。其严格规定了对运营组织是否真实的确认方针，因此，通过认证的 Web 网站能够获得更高的认可度

持有 EV SSL证书的 Web网站的浏览器地址栏处的背景色是绿色的，从视觉上就能一眼辨别出。而且在地址栏的左侧显示了SSL证书中记录的组织名称以及颁发证书的认证机构的名称。

用以确认客户端的客户端证书

以客户端证书进行客户端认证，证明服务器正在通信的对方始终是预料之内的客户端，其作用跟服务器证书如出一辙。

客户端证书仍存在几处问题点：

  • 证书的获取及发布
    • 用户得自行安装客户端证书
    • 每张证书对应到每位用户也就意味着需支付 和用户数对等的费用
    • 要让知识层次不同的用户们自行安 装证书
  • 客户端证书毕竟只能用来证明客户端实际存在，而不能用来证明用户本人的真实有效性

认证机构信誉第一

SSL机制中介入认证机构之所以可行，是因为建立在其信用绝对可靠这一大前提下的。

由自认证机构颁发的证书称为自签名证书

如果使用 OpenSSL这套开源程序，每个人都可以构建一套属于自己的认证机构，从而自己给自己颁发服务器证书。但该服务器证书在互联网上不可作为证书使用，似乎没什么帮助。

独立构建的认证机构叫做自认证机构，由自认证机构颁发的“无用”证书也被戏称为自签名证书。

浏览器访问该服务器时，会显示“无法确认连接安全性”或“该网站的安全证书存在问题”等警告消息。

HTTPS 的安全通信机制

HTTPS 的通信步骤
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  • 客户端通过发送 Client Hello 报文开始 SSL通信。报文中包 含客户端支持的 SSL的指定版本、加密组件（Cipher Suite）列表（所使用的加密算法及密钥长度等）。
  • 服务器可进行 SSL通信时，会以ServerHello报文作为应答。和客户端一样，在报文中包含 SSL版本以及加密组件。服务器的加密组件内容是从接收到的客户端加密组件内筛选出来的。
  • 之后服务器发送 Certificate 报文。报文中包含公开密钥证书
  • 最后服务器发送 Server Hello Done报文通知客户端，最初阶段的SSL握手协商部分结束
  • SSL第一次握手结束之后，客户端以 Client Key Exchange报文作为回应。报文中包含通信加密中使用的一种被称为 Pre-master secret 的随机密码串。该报文已用步骤 3 中的公开密钥进行加密。
  • 接着客户端继续发送 Change Cipher Spec报文。该报文会提示服务器，在此报文之后的通信会采用 Pre-master secret 密钥加密。
  • 客户端发送 Finished报文。该报文包含连接至今全部报文的整体校验值。这次握手协商是否能够成功，要以服务器是否能够正确解密该报文作为判定标准。
  • 服务器同样发送 Change Cipher Spec 报文。
  • 服务器同样发送 Finished 报文。
  • 服务器和客户端的 Finished报文交换完毕之后，SSL连接就算建立完成。当然，通信会受到 SSL的保护。从此处开始进行应用层协议的通信，即发送 HTTP 请求。
  • 应用层协议通信，即发送 HTTP 响应。
  • 最后由客户端断开连接。断开连接时，发送 close_notify 报文。

在以上流程中，应用层发送数据时会附加一种叫做 MAC（Message Authentication Code）的报文摘要。MAC能够查知报文是否遭到篡改，从而保护报文的完整性。
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CBC 模式（Cipher Block Chaining）又名密码分组链接模式。在此模式下，将前 一个明文块加密处理后和下一个明文块做XOR运算，使之重叠，然后再对运算 结果做加密处理。

SSL 速度慢吗

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HTTPS 比 HTTP 要慢 2 到 100 倍，除去和 TCP 连接、发送 HTTP 请求 响应以外，还必须进行SSL通信， 因此整体上处理通信量不可避免会增加。

SSL的慢分两种：

  • 通信慢
    • 由于大量消耗 CPU 及内存等资源，导致处理速度变慢。
  • SSL必须进行加密处理
    • 服务器和客户端都需要进行 加密和解密的运算处理

我们会使用 SSL加速器这种（专用服务器）硬件来改善该问题。该硬件为SSL通信专用硬件，相对软件来讲，能够提高数倍SSL的计算速度。仅在SSL处理时发挥SSL加速器的功效，以分担负载。

为什么不一直使用 HTTPS

因为与纯文本通信相比，加密通信会消耗更多的CPU及内存资源。如果每次通信都加密，会消耗相当多的资源，平摊到一台计算机上时，能够处理的请求数量必定也会随之减少。

因此，如果是非敏感信息则使用HTTP通信，只有在包含个人信息等敏感数据时，才利用 HTTPS 加密通信

特别是每当那些访问量较多的Web网站在进行加密处理时，它们所承担着的负载不容小觑。在进行加密处理时，并非对所有内容都进行加密处理，而是仅在那些需要信息隐藏时才会加密，以节约资源。