https的握手过程

当我们在浏览器的地址栏，敲下 https://www.example.com 到页面内容展示到我们面前的这个过程中，浏览器经历了什么？

一、嗅探 VS 加密

在网络链路的信息传输的过程中，如果通信链路中出现一个 hacker，那么明文展示的通信内容就会被 hacker 嗅探到，甚至通信内容都会被篡改。

为了防止明文泄密，那么就需要对明文进行加密，使得中间人无法获取信息。

目前主要分类两类加密方式：

对称加密： 加密和解密时使用相同的密钥，或是使用两个可以简单地相互推算的密钥。

图示：明文 <-> 密钥 <-> 密文
常见的对称加密算法有DES、3DES、AES、Blowfish、IDEA、RC5、RC6。
优点：加密速度快
非对称加密： 需要一对密钥（公钥和私钥）。任何人都可以拿到公钥进行明文加密，但是只有私钥持有者才能对密文进行解密。

图示：明文 -> 公钥 -> 密文 -> 私钥 -> 明文
优点：安全性更好（暴力破解需要时间太长）

二、认证

虽然加密可以避免明文直接暴露，但是中间人还是可以欺骗双方的。例如浏览器向服务器请求时，中间人给你他的公钥，伪装成服务器与你通信。

现实生活中，个人可以通过政府发布的身份证进行证明。同样在虚拟的网络中，由大家都信任的 CA 组织，会给每个人出证明（电子签名(digital signature)，电子证书(digital certificate)）。

CA 组织将其他人的信息和公钥信息，用私钥加密成密文（即电子签名），签署到证书上即为电子证书。其他人通过 CA 的公钥进行解密，即可证明对方身份。在浏览器中，能够决定其他人的证书是否有效的公钥就是 根证书。

虽然加密和认证能保证通信信息的保密性，但是却无法保证通信信息的完整性。 单向Hash函数可以把输入变成一个定长的输出串，其特点就是无法从这个输出还原回输入内容，并且不同的输入几乎不可能产生相同的输出，拥有很好的抗碰撞性。因此服务器只要将明文内容做一个Hash运算得到一个Hash值，并一起加密传递过去给客户端。Hacker即便篡改了内容，客户端解密之后发现拿到的内容以及对应计算出来的Hash值与传递过来的不一致，说明这个包的完整性被破坏了。

三、HTTPS三次握手

https的通信安全是建立在 SSL/TLS 协议上的。其基本过程为：

客户端向服务器端索要公钥并进行验证。

双方协议生成“对话密钥”。

双方通过“对话密钥”进行加密通信。

其中 1、2 两步又被称之为 “握手阶段”，涉及到四次通信，如图所示：

Client Hello

此时客户端向服务器发出加密通信的请求。同时客户端会提供自身信息，如：

支持的协议版本
生成session ticket 1用于之后“对话密钥”的随机数
支持的加密方法
支持的压缩方法
请求域名（非必要，针对一台主机存在多个网站，例如虚拟主机用户）

Server Hello

此时服务器收到客户端请求后，向客户端发起响应。回应内容有：

确认使用的加密通信的协议版本，如果客户端与服务器支持的版本不一致，服务器关闭加密通道。
服务器生成的随机数session ticket 2，用于之后“对话密钥”
确认使用的加密方法
服务器证书
客服端证书（非必要，一般金融机构只允许认证客户端连入自己的网络时，会向正式客户提供USB密钥，里面就包含了一张客户端证书。）

认证阶段

客户端收到服务器的回应后，首先会验证服务器的证书。如果证书没有问题，客户端会从证书中获取服务器的公钥，同时向服务器发送信息。

一个用于服务器公钥加密的随机数session ticket 3（又称为pre-master key），防止窃听。
编码改变通知，表示随后的信息都将用双方商定的加密方法和密钥发送。
握手通知结束，表示客户端的握手阶段已经结束。这一项同时也是前面发送的所有内容的hash值，用来供服务器校验。

有了这三个随机数，双方就可以利用事先商定的加密方法，各自生成本次会话所用的同一把“会话密钥”。
至于需要用到三个随机数的原因为增加随机性，具体可参考：ssl协议中的dh算法的pre-master-secret

内容传输阶段

服务器收到客户端的session ticket 3后，计算生成本次会话所用的“会话密钥”。然后向客户端发送消息。

编码改变通知，表示随后的信息都将用双方商定的加密方法和密钥发送。
服务器握手结束通知，表示服务器的握手阶段已经结束。这一项同时也是前面发送的所有内容的hash值，用来供客户端校验。

自此整个握手阶段完成。之后客户端和服务器进行加密通信阶段。即使用普通的http协议传输用“会话密钥”加密后的内容。

上述过程中，Client Hello 和 Server Hello阶段均使用明文通信，只有协商密钥时，才使用非对称加密（非常消耗CPU）。通信阶段均采用对称加密。

四、整个过程

当按下回车的整个过程，我们可以理解为：

浏览器向服务器打招呼，同时提供随机数1和自身信息。
服务器向浏览器响应，提供随机数2和证书，确认加密方法。
浏览器对服务器回应的证书进行验证，如果通过则生成随机数3和会话密钥，并向服务器回应使用证书公钥加密的随机数3，否则断开连接。
服务器依据3个随机数和加密方法生成对应的会话密钥，结束整个SSL握手阶段。
浏览器和服务器进行通信，输出响应使用会话密钥加密的数据。