HTTP的通信技术发展史

网络传输

互联网传输的三个非常重要的特点：延时、丢包、抖动。

延时和抖动天生就紧密相连，但它们其实并不同。延时是 数据 从网络上的一个端点移动到另一个端点所花费的时间，这是一个受多种因素影响的复杂的值。另一方面，抖动是两个 数据包 之间的延时差异。

QUIC 概述

Quic 全称 quick udp internet connection，“快速 UDP 互联网连接”，（和英文 quick 谐音，简称“快”）是由 google 提出的使用 udp 进行多路并发传输的协议。

Quic 相比现在广泛应用的 http2+tcp+tls 协议有如下优势：

  • 减少了 TCP 三次握手及 TLS 握手时间。
  • 改进的拥塞控制。
  • 避免队头阻塞的多路复用。
  • 连接迁移。
  • 前向冗余纠错。

优势概述：高可靠性、低延时的网络通信

https

HTTPS的基本原理

HTTPS其实是有两部分组成：HTTP +SSL/ TLS，也就是在HTTP上又加了一层处理加密信息的模块。服务端和客户端的信息传输都会通过TLS进行加密，所以传输的数据都是加密后的数据。具体是如何进行加密，解密，验证的。

  1. 客户端发起HTTPS请求

    这个没什么好说的，就是用户在浏览器里输入一个HTTPS网址，然后连接到server的443端口。

  2. 服务端的配置

    采用HTTPS协议的服务器必须要有一套数字证书，可以自己制作，也可以向组织申请。区别就是自己颁发的证书需要客户端验证通过，才可以继续访问，而使用受信任的公司申请的证书则不会弹出提示页面(startssl就是个不错的选择，有1年的免费服务)。这套证书其实就是一对公钥和私钥。如果对公钥和私钥不太理解，可以想象成一把钥匙和一个锁头，只是全世界只有你一个人有这把钥匙，你可以把锁头给别人，别人可以用这个锁把重要的东西锁起来，然后发给你，因为只有你一个人有这把钥匙，所以只有你才能看到被这把锁锁起来的东西。

  3. 传送证书

    这个证书其实就是公钥，只是包含了很多信息，如证书的颁发机构，过期时间等等。

  4. 客户端解析证书

    这部分工作是由客户端的TLS来完成的，首先会验证公钥是否有效，比如颁发机构，过期时间等等，如果发现异常，则会弹出一个警告框，提示证书存在问题。如果证书没有问题，那么就生成一个随机值。然后用证书对该随机值进行加密。就好像上面说的，把随机值用锁头锁起来，这样除非有钥匙，不然看不到被锁住的内容。

  5. 传送加密信息

    这部分传送的是用证书加密后的随机值，目的就是让服务端得到这个随机值，以后客户端和服务端的通信就可以通过这个随机值来进行加密解密了。

  6. 服务端解密信息

    服务端用私钥解密后，得到了客户端传过来的随机值(私钥)，然后把内容通过该值进行对称加密。所谓对称加密就是，将信息和私钥(随机值)通过某种算法混合在一起，这样除非知道私钥(随机值)，不然无法获取内容，而正好客户端和服务端都知道这个私钥(随机值)，所以只要加密算法够彪悍，私钥(随机值)够复杂，数据就够安全。

  7. 传输加密后的信息

    这部分信息是服务端用私钥(随机值)加密后的信息，可以在客户端被还原

  8. 客户端解密信息

    客户端用之前生成的私钥(随机值)解密服务端传过来的信息，于是获取了解密后的内容。整个过程第三方即使监听到了数据，也束手无策。

HTTPS的通信流程和握手过程

  1. HTTPS对应的通信时序图

    HTTPS对应的通信时序图

  2. HTTPS在传输数据之前需要客户端(浏览器)与服务端(网站)之间进行一次握手，在握手过程中将确立双方加密传输数据的密码信息。TLS/SSL协议不仅仅是一套加密传输的协议，更是一件经过艺术家精心设计的艺术品，TLS/SSL中使用了非对称加密，对称加密以及HASH算法。握手过程的具体描述如下：

    1. 浏览器将自己支持的一套加密规则发送给网站。

    2. 网站从中选出一组加密算法与HASH算法，并将自己的身份信息以证书的形式发回给浏览器。证书里面包含了网站地址，加密公钥，以及证书的颁发机构等信息。

    3. 浏览器获得网站证书之后浏览器要做以下工作：

      a) 验证证书的合法性(颁发证书的机构是否合法，证书中包含的网站地址是否与正在访问的地址一致等)，如果证书受信任，则浏览器栏里面会显示一个小锁头，否则会给出证书不受信的提示。

      b) 如果证书受信任，或者是用户接受了不受信的证书，浏览器会生成一串随机数的密码，并用证书中提供的公钥加密。

      c) 使用约定好的HASH算法计算握手消息，并使用生成的随机数对消息进行加密，最后将之前生成的所有信息发送给网站。

    4. 网站接收浏览器发来的数据之后要做以下的操作：

      a) 使用自己的私钥将信息解密取出密码，使用密码解密浏览器发来的握手消息，并验证HASH是否与浏览器发来的一致。

      b) 使用密码加密一段握手消息，发送给浏览器。

    5. 浏览器解密并计算握手消息的HASH，如果与服务端发来的HASH一致，此时握手过程结束，之后所有的通信数据将由之前浏览器生成的随机密码并利用对称加密算法进行加密。

证书相关

浏览器如何检查SSL证书是否有效？

客户在浏览器发起https请求时，浏览器会从 受信任的根证书颁发机构存储区 验证服务器身份后，会收到机构颁发的SSL数字证书，该证书具有网站身份验证和加密传输的双重功能。

服务器如何解密浏览器使用证书加密后的传输内容？

如果服务器使用了nginx代理，那就是在nginx这一层进行证书校验和解密，并将解密后的传输内容转发到指定的运行程序中。

引用文章