HTTPS 加密原理 是现代互联网安全上网的核心支柱，它让你的浏览器和网站之间通信变得保密、防篡改、可信。下面用通俗 + 准确的方式完整说明它的原理。
1. HTTPS 到底比 HTTP 多做了什么？
| 对比项 | HTTP | HTTPS |
|---|---|---|
| 协议 | 明文传输 | 加密传输 |
| 端口 | 80 | 443 |
| 底层协议 | TCP | TCP + TLS/SSL |
| 主要保护 | 无 | 保密性 + 完整性 + 身份认证 |
| 是否防窃听 | 否（WiFi、运营商、路由器都可见） | 是 |
| 是否防篡改 | 否 | 是（通过 MAC 或 AEAD） |
| 是否防冒充 | 否 | 是（证书 + 公钥验证） |
HTTPS = HTTP over TLS（或者以前叫 HTTP over SSL）
2. HTTPS 依赖的三大加密手段（混合加密）
HTTPS 实际上同时使用了三种加密技术，各司其职：
| 加密类型 | 代表算法 | 特点 | 在 HTTPS 中的作用 |
|---|---|---|---|
| 非对称加密 | RSA, ECDHE, X25519 | 公钥加密、私钥解密（或反之） | 安全交换密钥、验证服务器身份 |
| 对称加密 | AES-GCM, ChaCha20-Poly1305 | 同一把密钥加解密，速度非常快 | 真正加密所有应用数据（HTTP 请求/响应） |
| 摘要算法 / HMAC | SHA-256, SHA-384 | 单向散列 + 带密钥验证 | 保证数据完整性、防篡改 |
核心思想：用慢但安全的非对称加密来协商一把快且安全的对称密钥，后续全部用对称加密传输数据。
3. TLS 握手过程（最核心的部分）
现代主流是 TLS 1.3（2018年标准化，目前2025-2026年占比已非常高），它比 TLS 1.2 更快、更安全。
TLS 1.3 握手流程（1-RTT 主流情况）
- ClientHello（客户端 → 服务器，明文）
- 我支持的 TLS 版本（通常只说 TLS 1.3）
- 我支持的密码套件列表（cipher suites）
- Client Random（32字节随机数）
- Key Share（提前发送客户端的公钥份额，例如 x25519 或 secp256r1）
- 支持的扩展（SNI、支持的签名算法等）
- ServerHello + Certificate + Finished（服务器 → 客户端，明文 + 部分加密）
- 选定密码套件
- Server Random（32字节随机数）
- Key Share（服务器的公钥份额）
- 服务器证书（包含域名、公钥，由CA签名）
- 服务器用私钥签名（证明自己拥有证书私钥）
- 服务器立即计算出会话密钥，发送 Finished 消息（用新密钥加密，证明密钥正确）
- 客户端验证 & Finished
- 验证证书链（是否由可信 CA 签发、域名是否匹配、是否过期、是否被吊销）
- 用服务器公钥验证签名
- 计算相同的会话密钥
- 发送 Finished 消息（加密）
- 握手结束，之后所有数据都用对称加密（AES-GCM / ChaCha20 等）
TLS 1.3 的关键优化：
- 1-RTT（1个来回）就能开始发加密数据（TLS 1.2 要 2-RTT）
- 前向安全性（PFS）成为强制（几乎都用 ECDHE）
- 删除了不安全的特性（RSA 密钥交换、MD5/SHA-1 等）
4. 为什么能保证“安全”？逐一拆解三大目标
| 安全目标 | 怎么实现 | 攻击者能做到什么？ |
|---|---|---|
| 保密性 | 对称加密（AES-GCM/ChaCha20） | 看不到明文内容 |
| 完整性 | AEAD 模式（GCM/ChaCha20-Poly1305）自带认证 | 改一个比特就会被发现 |
| 身份认证 | 服务器证书 + CA 签名 + 公钥验证签名 | 冒充服务器会被浏览器拒绝（证书不匹配） |
| 前向安全 | 每次连接用临时 Diffie-Hellman（ECDHE） | 即使私钥以后泄露，历史会话也解不了 |
5. 常见问题快速解答
- 为什么需要 CA？
防止中间人自己签发假证书。只有被操作系统/浏览器信任的根证书才能签发有效域名证书。 - 0-RTT（Session Resumption）是怎么回事？
TLS 1.3 支持“0-RTT”模式：用之前保存的会话票据（Ticket）直接加密发数据。速度最快，但有重放风险（一般只用于 GET 请求）。 - TLS 1.2 还安全吗？
如果强制用 ECDHE + AES-GCM + SHA-256 其实还算安全，但已逐渐被淘汰（不支持前向安全套件、握手更慢）。 - 中间人攻击为什么很难成功？
除非中间人能： - 安装自己的根证书到用户设备（企业环境可能做到，个人基本不可能）
- 或者攻破某个大 CA（历史上发生过几次，但代价极大）
总结一句话
HTTPS 的加密原理本质是：
通过非对称加密 + 数字证书完成身份验证和密钥协商 → 得到一个每次连接都不一样的对称会话密钥 → 用它高速加密所有后续的 HTTP 数据。
这就是为什么你能在咖啡店 WiFi 上安全登录银行、购物、发私密消息的原因。
想深入哪个部分？
- TLS 1.3 vs 1.2 的详细对比
- 密码套件（cipher suite）到底是什么
- Wireshark 抓包看真实握手
- 证书链验证细节
- 前向安全性（PFS）原理
- 0-RTT 的风险与使用场景
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