近些年，隨著域名劫持、信息泄漏等網(wǎng)絡安全事件的頻繁發(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)的應用層協(xié)議。HTTP 是互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)通信的基礎。它是由萬維網(wǎng)協(xié)會（W3C）和互聯(lián)網(wǎng)工程任務組（IETF）進行協(xié)調(diào)制定了 HTTP 的標準，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)今廣泛使用的一個版本——HTTP 1.1。

HTTP 訪問過程

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

http 1.0 請求模式

HTTP 1.0 時，瀏覽器每次訪問都要單獨建立連接，這會造成資源的浪費。

后來HTTP 1.1可以在一次連接中處理多個請求，并且將多個請求重疊進行：

http 1.1 請求模式

HTTP 協(xié)議特點

1. 簡單、快速、靈活：當用戶想服務器發(fā)送請求時，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 服務器規(guī)模小，保證了網(wǎng)絡通信的速度；
2. 無連接、無狀態(tài)：HTTP協(xié)議限制每次連接只處理單個請求，當服務器收到用戶請求后就會斷開連接，保證了傳輸時間的節(jié)省。同時HTTP協(xié)議對事務處理沒有記憶能力，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)；
3. 管線化和內(nèi)容編碼：隨著管線化技術的出現(xiàn)，HTTP 請求比持久性連接速度更快，并且當某些報文的內(nèi)容過大時，為了減少傳輸?shù)臅r間，HTTP 會采取壓縮文件的方式；
4. HTTP 支持客戶/服務器模式

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)站服務器和瀏覽器之間進行數(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)進行任何方式的加密。當黑客攻擊竊取了網(wǎng)站服務器和瀏覽器之間的傳輸報文的時，可以直接讀取傳輸?shù)男畔?，造成網(wǎng)站、用戶資料的泄密。因此 HTTP 不適用于敏感信息的傳播，這個時候需要引入 HTTPS（超文本傳輸安全協(xié)議）。

HTTPS

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

HTTP、HTTPS 差異

HTTPS 訪問過程

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

具體過程如下：

1. Web 瀏覽器將支持的加密信息發(fā)送給網(wǎng)站服務器；
2. 網(wǎng)站服務器會選擇出一套加密算法和哈希算法，將驗證身份的信息以證書（證書發(fā)布 CA 機構、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；
3. 當 Web 瀏覽器收到證書之后首先需要驗證證書的合法性，如果證書受到瀏覽器信任則在瀏覽器地址欄會有標志顯示，否則就會顯示不受信的標識。當證書受信之后，Web 瀏覽器會隨機生成一串密碼，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，并生成隨機數(shù)對消息進行加密，再將之前生成的信息發(fā)送給網(wǎng)站；
   
4. 當網(wǎng)站服務器接收到瀏覽器發(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，并驗證哈希是否與 Web 瀏覽器一致。然后服務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算經(jīng)過哈希算法加密的握手消息，如果與服務發(fā)送過來的哈希一致，則此握手過程結束后，服務器與瀏覽器會使用之前瀏覽器生成的隨機密碼和對稱加密算法進行加密交換數(shù)據(jù)。

HTTPS 握手過程

HTTPS 加密算法

為了保護數(shù)據(jù)的安全，HTTPS 運用了諸多加密算法：

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，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 hash 值不被修改。

從 HTTPS 到 HSTS

但是當網(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？

由于用戶習慣，通常準備訪問某個網(wǎng)站時，在瀏覽器中只會輸入一個域名，而不會在域名前面加上 http:// 或者 https://，而是由瀏覽器自動填充，當前所有瀏覽器默認填充的都是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。

這個時候就需要用到 HSTS（HTTP 嚴格安全傳輸）。

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，保護數(shù)據(jù)傳輸安全。

HSTS 原理

HSTS 主要是通過服務器發(fā)送響應頭的方式來控制瀏覽器操作：

1. 首先在服務器響應頭中添加 HSTS 響應頭：Strict-Transport-Security: max-age=expireTime [; includeSubDomains] [; preload]
   此響應頭只有在 https 訪問返回時才生效，其中[ ]中的參數(shù)表示可選；
2. 設置 max-age 參數(shù)，時間設置不宜過長，建議設置時間為 6 個月；
3. 當用戶下次使用 HTTP 訪問，客戶端就會進行內(nèi)部跳轉(zhuǎn)，并且能夠看到 307 Redirect Internel 的響應碼；
4. 網(wǎng)站服務器變成了 HTTPS 訪問源服務器。

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

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 進行測試，網(wǎng)站的安全等級會進一步提升。

開啟前等級為：A

開啟后等級變?yōu)椋篈+

總結

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，感興趣的同學可以前往又拍云官網(wǎng)了解。

參考資料來源：

1. HTTPS 原理詳解
2. 減少網(wǎng)站跳轉(zhuǎn)時間，增強網(wǎng)站數(shù)據(jù)安全——HSTS 詳解
3. HTTP請求流程（一）----流程簡介
4. HTTP協(xié)議詳解