Frontend Notes Lab

Appearance

HTTPS 与 TLS/SSL ​

问题 ​

HTTPS 和 HTTP 有什么区别？TLS/SSL 的工作原理是什么？数字证书是做什么用的？HTTPS 的握手过程是什么？

结论 ​

HTTPS vs HTTP ​

HTTPHTTPS
传输明文，可被窃听/篡改SSL/TLS 加密，防窃听、篡改、身份伪装
端口80443
证书不需要需要 CA 颁发的 SSL 证书
性能无加解密开销握手阶段有额外延迟，通信有加解密开销
身份验证无验证服务器身份（数字证书）

HTTP 的安全风险：

  • 信息窃听（中间人可读取明文）
  • 信息篡改（中间人可修改报文）
  • 身份劫持（无法验证服务器真实身份）

TLS/SSL 工作原理 ​

TLS/SSL 的功能基于三类算法协同实现：

① 散列函数（Hash）

常见算法：MD5、SHA1、SHA256。单向不可逆，用于验证数据完整性（防篡改）。

② 对称加密

双方共享同一密钥加解密。常见算法：AES-CBC、AES-GCM、DES。

  • 优点：速度快（加解密性能好）
  • 缺点：密钥如何安全传输是问题

③ 非对称加密

公钥加密，私钥解密（反之也可）。常见算法：RSA、ECC。

  • 优点：无需共享私钥，可安全传输公钥
  • 缺点：加密速度慢

TLS 实际方式：用非对称加密协商出对称密钥，再用对称加密进行通信——兼顾安全与性能。

数字证书与 CA ​

问题：非对称加密仍然有中间人风险——中间人可以替换公钥，伪装成服务器与客户端通信。

解决方案：数字证书 + CA（证书颁发机构）。

CA 用自己的私钥对服务器公钥+信息摘要进行签名，生成数字证书。客户端收到证书时：

  1. 用 CA 的公钥（预置在浏览器/OS 中）解密签名，得到 CA 生成的摘要
  2. 对证书原始信息再次 Hash，生成自己的摘要
  3. 两个摘要一致 → 证书未被篡改 → 服务器公钥可信

HTTPS 握手过程 ​

以 TLS 1.2 为例（简化为 5 步）：

  1. 客户端 Hello：发送支持的 TLS 版本、加密算法列表、随机数 ①
  2. 服务端 Hello：确认 TLS 版本和加密算法、发送数字证书、随机数 ②
  3. 客户端验证证书：验证证书有效性；生成随机数 ③，用证书中的公钥加密后发给服务端；附上前面内容的 Hash 值
  4. 服务端解密：用私钥解密得到随机数 ③；发送前面内容的 Hash 值供客户端校验
  5. 双方生成会话密钥：用三个随机数 ①②③ 按约定算法生成对称密钥，后续通信用该密钥加密

HTTPS 如何保证安全 ​

对称密钥协商安全 → 依赖非对称加密（公钥加密传输）
服务器身份可信 → 依赖 CA 数字证书 + 数字签名
密钥不被窃取 → 私钥始终在服务器，公钥公开
数据不被篡改 → Hash 摘要 + 加密通信

HTTPS 的优缺点 ​

优点：

  • 通信加密，防窃听和 MITM 攻击
  • 验证服务器身份，防钓鱼/劫持
  • 现代 SEO 加分，Chrome 对非 HTTPS 标记"不安全"

缺点：

  • 证书需要购买（Let's Encrypt 提供免费证书）
  • 握手阶段有额外 RTT（TLS 1.3 已降为 1-RTT，甚至 0-RTT）
  • 加解密有 CPU 开销（现代硬件已可忽略）

参考来源 ​