如果你对 HTTPS 还是一知半解，那么，这篇文章我将用大白话来解释一下它的原理，也尽量不涉及概念性的东西。

太多概念性不好理解而且还很容易忘记，用自己的语言理解可能会更深刻一些。

加密

我们都知道，HTTPS 相对 HTTP 更加安全，它是在传统 HTTP 基础之上，对传输的数据进行了一层加密。

1️⃣ 要如何对数据进行加密呢？

其实也很简单，只需要客户端与服务端之间达成一个“秘密约定”，用这个约定对数据进行加密处理，在对方收到密文后，再使用相同的约定进行解密。

这就是通常所说的对称加密，而这个约定，就是密钥。

所以，👉 HTTPS 对“传输数据”使用的是对称加密。

现在，问题来了：如何才能确保客户端与服务端拿到相同的密钥呢？

HTTPS 加密的核心就在这里，不管是客户端告诉服务端密钥，还是服务端告诉客户端密钥，都必然需要产生一次数据传输，2️⃣ 如何才能保证“交换密钥”的动作本身是安全的呢？

聪明的你，可能就立马想到了：“非对称加密”不就是专门干这个的吗？

公钥对数据进行加密，公开的钥匙谁都可以拿到，但加密的数据只有通过私钥才能解开。

也就是说：👉 只要客户端使用公钥对“密钥”进行加密，然后服务端再使用私钥进行解密，就能够安全的交换这个“密钥”了。

那么，交换密钥的逻辑大概就是这样的：

1. 客户端告诉服务端：我想要连你了
2. 服务端返回公钥：你用这个加密密钥
3. 客户端将加密后的密钥发给服务器，服务器解密拿到密钥

简单总结一下，加密过程涉及到两个东西：

• 交换密钥：非对称加密
• 数据加密：对称加密

服务器端只需要保存好“私钥”，就不怕中间人窃取了，因为所有的数据都是加密的，拿到了也没用。

证书

目前，其实还存在一个巨大的问题：1️⃣ 如何确定与你交换密钥的服务器本身是可信的呢？

如果建立连接的服务器本身就是不安全的，比如客户端本身是要请求 A 服务器，但被篡改成了 B 服务器，那后面这一系列的加密都毫无意义。

这就是 HTTPS 的另一大核心：👉 证书。

证书必须由第三方权威机构进行颁发，然后与服务器域名绑定。在客户端建立连接时，服务器必须给客户端发送这个证书，来证明服务器是安全的。

浏览器拿到证书后，2️⃣ 又如何确定这个证书是可信的呢？

向权威机构进行验证？但这个“验证”的动作又会涉及到网络传输，又如何保证“这次传输”的安全呢？因此，线上验证这条路肯定是走不通的。

这里就不得不引出一个👉 证书链的概念了。

所谓证书链：从下到上就是服务器证书 → 中间证书 → 根证书的一个信任链条。

客户端可以通过上一级证书来验证下一级证书的合法性，比如：中间证书可以验证服务器证书的合法性，根证书可以验证中间证书的合法性。

而根证书是操作系统和浏览器内置的！

整个验证过程不需要网络，只要逐步验证通过，则说明服务器证书就是合法的。

3️⃣ 证书链是如何验证的呢？

实现原理：通过👉 数字签名验证证书的合法性。

服务器会返回完整的证书链给客户端，每一级证书，都由上一级证书的“私钥”进行签名（颁发时），并且还包含一个“公钥”信息。

客户端验证签名过程大概是这样的：

• 从服务器证书提取“签名信息”，并从上一级（中间证书）获取“公钥”；
• 对服务器证书计算哈希值 H1（签名信息）；
• 使用“公钥”解密签名得到 H2，若 H1 = H2，则证书有效；
• 重复上述步骤，再次对中间证书进行验证，直到根证书。

由于根证书是内置且绝对合法的，因此这一过程只要全部验证通过，则证明服务器证书就是真实合法的。

当然，证书合法后，还会验证一些基础属性，如：域名信息、有效期等。只要有一项不对，客户端就会立马终止连接。

简单总结：

证书就像服务器的身份证，向客户端证明我就是你要找的合法服务器。

加密优化

以上的加密方法，看似挺完美，但还是存在问题。

若服务器的“私钥”不小心泄露了，那么“历史会话”的密钥就能够被计算出来，也就是不支持前向保密。

为什么私钥泄露后历史密钥能被破解？

因为之前的“密钥”都是通过“预主密钥”与随机数计算出来的，只要拿到服务器私钥，就能够解密“预主密钥”，自然也就能够用相同的方法计算出会话的密钥了。

所以，TLS 1.3 就出现了。

它不需要传输“预主密钥”，而是双方根据对方的公钥与自己的私钥，来计算出相同的“密钥”。

其流程如下：

1. 客户端生成临时公钥与私钥对，发送“临时公钥”给服务器；
2. 服务端使用相同的算法生成临时的公钥与私钥对，返回“临时公钥”给客户端；
3. 双方计算“共享密钥”：共享密钥 = 私钥 x 对方的公钥；
4. 使用共享密钥计算出最终的“会话密钥”。

核心原理依赖于一种椭圆曲线的算法，它保证了双方能够计算出相同的“共享密钥”。

同时，可以注意到：服务器的“长期公钥与私钥”不再参与加密的过程，只用于签名验证，与加密完美解耦。

并且握手流程，也从之前的 3 次变成了 2 次。

由于密钥是通过“临时”公钥+私钥生成的，所以，不管如何泄露，历史会话都是安全的；因为临时公钥+私钥在会话结束后就已经销毁了。

要想破解会话密钥，就必须拿到会话的临时私钥，而这，几乎不可能。

总结

HTTPS = HTTP + TLS，TLS 1.3 是目前的主流，它的两大核心功能：证书+加密。

1️⃣ 证书

• 证书链：服务器证书 → 中间证书 → 根证书，确保服务器真实可信；
• 数字签名：使用上级公钥对数字签名进行验证。

2️⃣ 加密

• 密钥交换：基于椭圆曲线交换临时公钥，并且计算出相同的共享密钥，进而得到最终的会话密钥；
• 数据加密：使用“会话密钥”对数据进行加解密传输。

加密，避免了数据裸奔；而证书，确保了是对的人。