從HTTP到HTTPS再到HSTS，你了解多少？

作者：又拍云 2017-09-12 15:26:44

近些年，隨著域名劫持、信息泄漏等網(wǎng)絡(luò)安全事件的頻繁發(fā)生，網(wǎng)站安全也變得越來越重要，也促成了網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議從 HTTP 到 HTTPS 再到 HSTS 的轉(zhuǎn)變。

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HTTP

HTTP(超文本傳輸協(xié)議) 是一種用于分布式、協(xié)作式和超媒體信息系統(tǒng)的應(yīng)用層協(xié)議。HTTP 是互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)。它是由萬維網(wǎng)協(xié)會(W3C)和互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組(IETF)進(jìn)行協(xié)調(diào)制定了 HTTP 的標(biāo)準(zhǔn)，最終發(fā)布了一系列的 RFC，并且在1999年6月公布的 RFC 2616，定義了 HTTP 協(xié)議中現(xiàn)今廣泛使用的一個(gè)版本——HTTP 1.1。

HTTP 訪問過程

HTTP 屬于 TCP/IP 模型中的應(yīng)用層協(xié)議，當(dāng)瀏覽器與服務(wù)器進(jìn)行互相通信時(shí)，需要先建立TCP 連接，之后服務(wù)器才會接收瀏覽器的請求信息，當(dāng)接收到信息之后，服務(wù)器返回相應(yīng)的信息。最后瀏覽器接受對服務(wù)器的信息應(yīng)答后，對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋執(zhí)行。

http 1.0 請求模式

HTTP 1.0 時(shí)，瀏覽器每次訪問都要單獨(dú)建立連接，這會造成資源的浪費(fèi)。

后來HTTP 1.1可以在一次連接中處理多個(gè)請求，并且將多個(gè)請求重疊進(jìn)行：

http 1.1 請求模式

HTTP 協(xié)議特點(diǎn)

簡單、快速、靈活：當(dāng)用戶想服務(wù)器發(fā)送請求時(shí)，只需傳送請求方法和路徑即可，HTTP 允許傳輸任意類型的數(shù)據(jù)對象。并且 HTTP 協(xié)議簡單易用，HTTP 服務(wù)器規(guī)模小，保證了網(wǎng)絡(luò)通信的速度;
無連接、無狀態(tài)：HTTP協(xié)議限制每次連接只處理單個(gè)請求，當(dāng)服務(wù)器收到用戶請求后就會斷開連接，保證了傳輸時(shí)間的節(jié)省。同時(shí)HTTP協(xié)議對事務(wù)處理沒有記憶能力，如果后續(xù)的請求需要使用前面的信息就必須重傳數(shù)據(jù);
管線化和內(nèi)容編碼：隨著管線化技術(shù)的出現(xiàn)，HTTP 請求比持久性連接速度更快，并且當(dāng)某些報(bào)文的內(nèi)容過大時(shí)，為了減少傳輸?shù)臅r(shí)間，HTTP 會采取壓縮文件的方式;
HTTP 支持客戶/服務(wù)器模式

從 HTTP 到 HTTPS

HTTP 協(xié)議由于其簡單快速、占用資源少，一直被用于網(wǎng)站服務(wù)器和瀏覽器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。但是在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中也存在很明顯的問題，由于 HTTP 是明文協(xié)議，不會對數(shù)據(jù)進(jìn)行任何方式的加密。當(dāng)黑客攻擊竊取了網(wǎng)站服務(wù)器和瀏覽器之間的傳輸報(bào)文的時(shí)，可以直接讀取傳輸?shù)男畔ⅲ斐删W(wǎng)站、用戶資料的泄密。因此 HTTP 不適用于敏感信息的傳播，這個(gè)時(shí)候需要引入 HTTPS(超文本傳輸安全協(xié)議)。

HTTPS

HTTPS(Hypertext Transfer Protocol Secure )是一種以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全通信為目的的傳輸協(xié)議。在HTTP下加入了SSL層，從而具有了保護(hù)交換數(shù)據(jù)隱私和完整性和提供對網(wǎng)站服務(wù)器身份認(rèn)證的功能，簡單來說它就是安全版的 HTTP 。

HTTP、HTTPS 差異

HTTPS 訪問過程

HTTPS 在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸之前會與網(wǎng)站服務(wù)器和Web瀏覽器進(jìn)行一次握手，在握手時(shí)確定雙方的加密密碼信息。

具體過程如下：

Web 瀏覽器將支持的加密信息發(fā)送給網(wǎng)站服務(wù)器;
網(wǎng)站服務(wù)器會選擇出一套加密算法和哈希算法，將驗(yàn)證身份的信息以證書(證書發(fā)布 CA 機(jī)構(gòu)、證書有效期、公鑰、證書所有者、簽名等)的形式發(fā)送給Web瀏覽器;
當(dāng) Web 瀏覽器收到證書之后首先需要驗(yàn)證證書的合法性，如果證書受到瀏覽器信任則在瀏覽器地址欄會有標(biāo)志顯示，否則就會顯示不受信的標(biāo)識。當(dāng)證書受信之后，Web 瀏覽器會隨機(jī)生成一串密碼，并使用證書中的公鑰加密。之后就是使用約定好的哈希算法握手消息，并生成隨機(jī)數(shù)對消息進(jìn)行加密，再將之前生成的信息發(fā)送給網(wǎng)站;

4. 當(dāng)網(wǎng)站服務(wù)器接收到瀏覽器發(fā)送過來的數(shù)據(jù)后，會使用網(wǎng)站本身的私鑰將信息解密確定密碼，然后通過密碼解密Web瀏覽器發(fā)送過來的握手信息，并驗(yàn)證哈希是否與 Web 瀏覽器一致。然后服務(wù)器會使用密碼加密新的握手信息，發(fā)送給瀏覽器;

5. 最后瀏覽器解密并計(jì)算經(jīng)過哈希算法加密的握手消息，如果與服務(wù)發(fā)送過來的哈希一致，則此握手過程結(jié)束后，服務(wù)器與瀏覽器會使用之前瀏覽器生成的隨機(jī)密碼和對稱加密算法進(jìn)行加密交換數(shù)據(jù)。

HTTPS 握手過程

HTTPS 加密算法

為了保護(hù)數(shù)據(jù)的安全，HTTPS 運(yùn)用了諸多加密算法：

1. 對稱加密：有流式、分組兩種，加密和解密都是使用的同一個(gè)密鑰。

例如：DES、AES-GCM、ChaCha20-Poly1305 等。

2. 非對稱加密：加密使用的密鑰和解密使用的密鑰是不相同的，分別稱為：公鑰、私鑰，公鑰和算法都是公開的，私鑰是保密的。非對稱加密算法性能較低，但是安全性超強(qiáng)，由于其加密特性，非對稱加密算法能加密的數(shù)據(jù)長度也是有限的。

例如：RSA、DSA、ECDSA、 DH、ECDHE 等。

3. 哈希算法：將任意長度的信息轉(zhuǎn)換為較短的固定長度的值，通常其長度要比信息小得多，且算法不可逆。

例如：MD5、SHA-1、SHA-2、SHA-256 等。

4. 數(shù)字簽名：簽名就是在信息的后面再加上一段內(nèi)容(信息經(jīng)過 hash 后的值)，可以證明信息沒有被修改過。hash 值一般都會加密后(也就是簽名)再和信息一起發(fā)送，以保證這個(gè) hash 值不被修改。

從 HTTPS 到 HSTS

但是當(dāng)網(wǎng)站傳輸協(xié)議從 HTTP 到 HTTPS 之后，數(shù)據(jù)傳輸真的安全了嗎?

由于用戶習(xí)慣，通常準(zhǔn)備訪問某個(gè)網(wǎng)站時(shí)，在瀏覽器中只會輸入一個(gè)域名，而不會在域名前面加上 http:// 或者 https://，而是由瀏覽器自動填充，當(dāng)前所有瀏覽器默認(rèn)填充的都是http://。一般情況網(wǎng)站管理員會采用了 301/302 跳轉(zhuǎn)的方式由 HTTP 跳轉(zhuǎn)到 HTTPS，但是這個(gè)過程總使用到 HTTP 因此容易發(fā)生劫持，受到第三方的攻擊。

這個(gè)時(shí)候就需要用到 HSTS(HTTP 嚴(yán)格安全傳輸)。

HTTP 請求劫持

HSTS

HSTS是國際互聯(lián)網(wǎng)工程組織 IETF 正在推行一種新的 Web 安全協(xié)議，網(wǎng)站采用 HSTS 后，用戶訪問時(shí)無需手動在地址欄中輸入 HTTPS，瀏覽器會自動采用 HTTPS 訪問網(wǎng)站地址，從而保證用戶始終訪問到網(wǎng)站的加密鏈接，保護(hù)數(shù)據(jù)傳輸安全。

HSTS 原理

HSTS 主要是通過服務(wù)器發(fā)送響應(yīng)頭的方式來控制瀏覽器操作：

1. 首先在服務(wù)器響應(yīng)頭中添加 HSTS 響應(yīng)頭：Strict-Transport-Security: max-age=expireTime [; includeSubDomains] [; preload]

此響應(yīng)頭只有在 https 訪問返回時(shí)才生效，其中[ ]中的參數(shù)表示可選;

2. 設(shè)置 max-age 參數(shù)，時(shí)間設(shè)置不宜過長，建議設(shè)置時(shí)間為 6 個(gè)月;

3. 當(dāng)用戶下次使用 HTTP 訪問，客戶端就會進(jìn)行內(nèi)部跳轉(zhuǎn)，并且能夠看到 307 Redirect Internel 的響應(yīng)碼;

4. 網(wǎng)站服務(wù)器變成了 HTTPS 訪問源服務(wù)器。

開啟 HSTS 后網(wǎng)站可以有效防范中間人的攻擊，同時(shí)也會省去網(wǎng)站 301/302 跳轉(zhuǎn)花費(fèi)的時(shí)間，大大提升安全系數(shù)和用戶體驗(yàn)。

開啟 HSTS 后網(wǎng)站安全系數(shù)檢測測評

開啟 HSTS 以后，可以到 ssllabs 進(jìn)行測試，網(wǎng)站的安全等級會進(jìn)一步提升。

開啟前等級為：A

開啟后等級變?yōu)椋篈+

總結(jié)

從 HTTP 到 HTTPS 再到 HSTS，網(wǎng)站的安全系數(shù)一直在上升，防止 DNS 劫持、數(shù)據(jù)泄密的力度也再加大。國內(nèi)公有云服務(wù)商比如又拍云提供了完整的 HTTPS和HSTS的解決方案，不僅支持 SSL 證書快速申請，HTTPS 一鍵部署，還支持一鍵開啟 HSTS，感興趣的同學(xué)可以前往又拍云官網(wǎng)了解。

參考資料來源：