HTTPS 与 SSL/TLS

HTTP 明文传输，任何人都能偷看、篡改。HTTPS 把 HTTP 包装一层加密，让通信变得机密、完整、可认证。这一章把 HTTPS 拆开看清楚。

1. HTTP 的三大安全隐患

• 窃听：HTTP 明文传输，WiFi 提供方、ISP、路由器都能看到内容（密码、Token）。
• 篡改：运营商劫持 HTTP 响应塞广告、改页面（你肯定见过右下角的弹窗）。
• 伪造：黑客伪装成银行网站，你以为是真站实际是钓鱼。

HTTPS 同时解决这三件事：加密防窃听、完整性校验防篡改、证书防伪造。

2. HTTPS 不是新协议

HTTPS = HTTP over TLS。HTTP 报文不变，只是在传给 TCP 之前先经过 TLS 加密层。默认端口从 80 变成 443。

# HTTP vs HTTPS — 协议栈对比
# HTTP:  应用层 (HTTP)     → 直接走 TCP,默认端口 80
# HTTPS: 应用层 (HTTP)     → TLS 加密层  → TCP,默认端口 443
#
# HTTPS 不是新协议,是 "HTTP over TLS"
# 报文格式一模一样,只是字节被加密了再传

curl http://example.com/    # 走 80,明文
curl https://example.com/   # 走 443,加密

3. SSL vs TLS：叫法问题

SSL（Secure Sockets Layer）是网景 1995 年发明的，TLS（Transport Layer Security）是 IETF 在 SSL 3.0 基础上做的标准化版本（1999 起）。两者其实是同一东西的不同代。SSL 2/3 已被发现严重漏洞全部废弃，现在用的全是 TLS（TLS 1.2 / 1.3）。但叫法上"SSL 证书"这个习惯说法沿用至今，技术文档里通常指 TLS 证书。

4. 对称 vs 非对称加密

理解 TLS 必须先懂两种加密：

• 对称加密：双方共享一个密钥，加密解密都用它。代表算法 AES。优点：快。缺点：怎么把密钥安全传给对方是个难题。
• 非对称加密：有一对密钥（公钥 + 私钥）。公钥加密只能私钥解（机密性），私钥加密只能公钥解（签名）。代表算法 RSA、ECC。优点：解决密钥分发。缺点：很慢，不适合大量数据。

# 为什么 TLS 同时用两种加密?
# 非对称加密 (RSA/ECC):
#   - 有公钥/私钥对
#   - 公钥加密,只有私钥能解 (或反之)
#   - 慢,但能安全交换密钥
# 对称加密 (AES):
#   - 双方共享一个密钥
#   - 快,适合大量数据
#   - 但如何安全传递这个密钥? → 用非对称加密传

# TLS 把两者结合:
#   1. 用非对称加密安全协商出一个对称密钥 (pre-master secret)
#   2. 之后通信用这个对称密钥 (快)
#   "用非对称换密钥,用对称传数据"

TLS 的核心思路就是"用非对称换密钥，用对称传数据"。

5. TLS 握手流程

HTTPS 通信前要先握手协商出对称密钥。简化流程：

# TLS 1.2 握手流程 (简化版)
# 1. ClientHello: 客户端说"我支持这些加密套件,这是我的随机数 A"
Client → Server: TLS版本, 支持的密码套件, 客户端随机数

# 2. ServerHello + 证书: 服务器选定套件,返回证书 + 随机数 B
Server → Client: 选定的套件, 服务器随机数, X.509 证书 (含公钥)

# 3. 客户端验证证书 (见下文)
# 4. 客户端生成 pre-master secret,用服务器公钥加密发过去
Client → Server: 加密后的 pre-master secret

# 5. 双方用 (A + B + pre-master) 算出对称会话密钥
# 6. 后续所有数据用这个对称密钥加解密 — 这就是 "对称加密传输"

# TLS 1.3 简化为 1 个 RTT (甚至 0-RTT),更快更安全

关键点：

• 握手期间交换了三个随机数（客户端、服务器、pre-master），三者合起来生成会话密钥，保证每次连接密钥都不同。
• 整个握手对开发者透明——服务器和浏览器自动完成。你只需配置好证书。
• TLS 1.2 握手要 2 个 RTT；TLS 1.3 优化到 1 个 RTT，甚至支持 0-RTT（首次连接也要 1 RTT）。

6. 证书：证明服务器身份

光加密不够——如果黑客冒充银行给你他的公钥，你加密的内容他全能解。数字证书解决"我怎么知道这个公钥真是银行的"问题。

证书由CA（Certificate Authority，证书颁发机构）签发，是一份带签名的电子文档：

# X.509 证书长什么样
# 一份证书包含:
Certificate:
    Version: 3
    Serial Number: 0x...
    Signature Algorithm: sha256WithRSAEncryption
    Issuer: CN=Let's Encrypt R3       # 谁签发的
    Validity:
        Not Before: Aug  5 06:00:00 2026 GMT
        Not After : Nov  3 06:00:00 2026 GMT   # 90 天后过期
    Subject: CN=fertijourney.com      # 给谁签的
    Subject Public Key Info:          # 持有人的公钥
        Public Key Algorithm: id-ecPublicKey
        ...
    X509v3 Subject Alternative Name:
        DNS:fertijourney.com, DNS:www.fertijourney.com
    Signature Algorithm: sha256WithRSAEncryption
        (CA 用私钥对前面内容的签名)

# 浏览器验证: 拿 CA 的公钥验签名 → 通过则信任

7. 信任链：根 CA

浏览器/操作系统内置了一份信任的根 CA 列表。你的证书只要被这条链上某个 CA 签发，浏览器就信任：

# 证书信任链
# 你的证书
#   ↑ 签发者
# 中间 CA 证书 (如 Let's Encrypt R3)
#   ↑ 签发者
# 根 CA 证书 (如 ISRG Root X1)
#   ↑ 操作系统/浏览器内置信任

# 浏览器/操作系统自带一个根 CA 列表 (信任根)
# 你的证书只有被这条链上的某个 CA 签发,才会被信任
# 配置服务器时,通常要 "证书 + 中间证书" 一起发,否则部分客户端会不认

# 查看一个网站的证书链:
openssl s_client -connect fertijourney.com:443 -showcerts

自签名证书（自己当 CA 签自己）浏览器不认，会弹"不安全"警告——适合内网开发用。

8. Let's Encrypt：免费证书

2015 年前 SSL 证书要钱，而且贵。Let's Encrypt 出现后完全免费（90 天有效期，自动续期），是个人/小项目首选：

# Let's Encrypt — 免费证书 (90 天有效期)
# 用 certbot 自动申请 + 自动续期:
sudo apt install certbot
sudo certbot certonly --nginx -d fertijourney.com -d www.fertijourney.com

# 证书放在:
#   /etc/letsencrypt/live/fertijourney.com/fullchain.pem  (含中间证书)
#   /etc/letsencrypt/live/fertijourney.com/privkey.pem    (私钥)

# Nginx 配置:
server {
    listen 443 ssl http2;
    server_name fertijourney.com;
    ssl_certificate     /etc/letsencrypt/live/fertijourney.com/fullchain.pem;
    ssl_certificate_key /etc/letsencrypt/live/fertijourney.com/privkey.pem;
    ssl_protocols TLSv1.2 TLSv1.3;
}

# 自动续期 (cron 里加):
sudo certbot renew --quiet

9. 证书的类型

• DV（Domain Validation）：只验证你拥有这个域名。最便宜（Let's Encrypt 都是 DV），签发快。
• OV（Organization Validation）：还验证组织身份（公司真实存在）。证书里能看到公司名。
• EV（Extended Validation）：最严格，人工审核公司材料。曾经浏览器地址栏显示绿色公司名（现在多数浏览器已取消这种视觉标记）。
• 通配符证书：*.example.com，一个证书覆盖所有一级子域名。
• 多域名证书（SAN）：一个证书列多个域名，跨域名共用。

10. TLS 1.3：更快更安全

2018 年标准化的 TLS 1.3 带来：

• 握手只要 1 RTT（甚至 0-RTT 恢复会话）。
• 删除了所有不安全的加密算法（RSA 密钥交换、SHA-1、RC4 等）。
• 前向保密（Forward Secrecy）：即使私钥泄露，过去已加密的会话也无法被解密。

新项目务必启用 TLS 1.2 和 1.3，禁用 TLS 1.0/1.1 和 SSL。

11. HSTS：防首次劫持

即使用了 HTTPS，用户第一次输入 http:// 时仍会先发 HTTP（可能被劫持）。HSTS 告诉浏览器"以后永远 HTTPS"：

# HSTS — 强制 HTTPS
# 服务器响应头告诉浏览器: "我以后永远用 HTTPS 访问我"
Strict-Transport-Security: max-age=31536000; includeSubDomains; preload

# max-age=31536000      一年内强制 HTTPS
# includeSubDomains     所有子域名也强制
# preload               申请加入浏览器内置的 HSTS Preload 列表
#                        (即便用户第一次访问也是 HTTPS,防止首次劫持)

# 警告: 开启 HSTS 前要确认 HTTPS 完全可用,否则用户可能永远访问不到你

# 把 http 强制跳转 https:
# 1. 服务器 301 跳转 (处理用户输入 http:// 的情况)
# 2. HSTS (处理浏览器以后的访问)

12. HTTPS 性能影响

早期 HTTPS 慢，但现代硬件上几乎可以忽略：

• TLS 握手增加 1~2 RTT（TLS 1.3 后只有 1 RTT）。
• 加解密 CPU 开销，现代 CPU 有 AES-NI 指令集，吞吐量 Gbps 级别。
• HTTP/2 / HTTP/3 强制要求 HTTPS（HTTP/2 在浏览器只通过 TLS 实现），所以上 HTTPS 是上 HTTP/2 的前提。

13. 调试 HTTPS

• openssl s_client -connect host:443：看证书、握手细节。
• curl -v https://...：看 TLS 握手过程。
• SSL Labs：在线评测证书配置安全性（A+ 是目标）。
• Charles/Fiddler：本地代理抓 HTTPS 包，需要安装并信任它的根证书。

小结

HTTPS = HTTP + TLS。用非对称加密换对称密钥，用对称密钥传数据，用 CA 证书证明身份。新项目一律 HTTPS + TLS 1.2/1.3 + HSTS + Let's Encrypt，没有任何借口不用。

← 上一篇 Cookie 与 Session

下一篇 curl 命令实战 →