确保 Web 安全的HTTPS
1.HTTP 的缺点
1.1.通信使用明文可能会被窃听
加密处理防止被窃听
加密的对象可以有这么几个。
(1).通信的加密
HTTP 协议中没有加密机制，但可以通过和 SSL（Secure Socket Layer，安全套接层）或TLS（Transport Layer Security，安全层传输协议）的组合使用，加密 HTTP 的通信内容。
与 SSL组合使用的 HTTP 被称为 HTTPS（HTTP Secure，超文本传输安全协议）或 HTTP over SSL。
(2).内容的加密
即把HTTP 报文里所含的内容进行加密处理。
在这种情况下，客户端需要对 HTTP 报文进行加密处理后再发送请求。
诚然，为了做到有效的内容加密，前提是要求客户端和服务器同时具备加密和解密机制。
1.2.不验证通信方的身份就可能遭遇伪装
(1).任何人都可发起请求
a.无法确定请求发送至目标的 Web 服务器是否是按真实意图返回响应的那台服务器。有可能是已伪装的 Web 服务器。
b.无法确定响应返回到的客户端是否是按真实意图接收响应的那个客户端。有可能是已伪装的客户端。
c.无法确定正在通信的对方是否具备访问权限。因为某些Web 服务器上保存着重要的信息，只想发给特定用户通信的权限。
d.无法判定请求是来自何方、出自谁手
e.即使是无意义的请求也会照单全收。无法阻止海量请求下的 DoS 攻击（Denial of Service，拒绝服务攻击）。
(2).查明对手的证书
SSL中通过使用证书，以证明通信方就是意料中的服务器。这对使用者个人来讲，也减少了个人信息泄露的危险性。另外，客户端持有证书即可完成个人身份的确认，也可用于对Web 网站的认证环节。
1.3.无法证明报文完整性，可能已遭篡改
(1).接收到的内容可能有误
(2).如何防止篡改
其中常用的是 MD5 和 SHA-1 等散列值校验的方法，以及用来确认文件的数字签名方法。
SSL提供认证和加密处理及摘要功能。
2.HTTP+ 加密 + 认证 + 完整性保护 = HTTPS
2.1.HTTP 加上加密处理和认证以及完整性保护后即是HTTPS
2.2.HTTPS 是身披 SSL 外壳的 HTTP
HTTPS 并非是应用层的一种新协议。只是 HTTP 通信接口部分用SSL（Secure Socket Layer）和 TLS（Transport Layer Security）协议代
替而已。
所谓 HTTPS，其实就是身披SSL协议这层外壳的 HTTP。
2.3.相互交换密钥的公开密钥加密技术
(1).共享密钥加密的困境
密钥配送问题
(2).使用两把密钥的公开密钥加密
私有密钥不能让其他任何人知道，而公开密钥则可以随意发布，任何人都可以获得。
(3).HTTPS 采用混合加密机制
公钥解决的密钥配送，但加密，解密速度慢。对称密钥加密，解密速度快，但存在密钥配送问题。
混合加密：在交换密钥环节使用公开密钥加密方式，之后的建立通信交换报文阶段则使用共享密钥加密方式。
2.4.证明公开密钥正确性的证书
数字证书是为了保证公钥加密下持有的公钥是预期的公钥。
这涉及一个信任链问题。我们信任持有证书中数字签名的公钥。用该公钥验证数字签名。验证通过后，取得证书中的公钥直接使用。
我们来介绍一下数字证书认证机构的业务流程。
首先，服务器的运营人员向数字证书认证机构提出公开密钥的申请。
数字证书认证机构在判明提出申请者的身份之后，会对已申请的公开密钥做数字签名，然后分配这个已签名的公开密钥，并将该公开密钥放入公钥证书后绑定在一起。
服务器会将这份由数字证书认证机构颁发的公钥证书发送给客户端，以进行公开密钥加密方式通信。公钥证书也可叫做数字证书或直接称
为证书。
接到证书的客户端可使用数字证书认证机构的公开密钥，对那张证书上的数字签名进行验证，一旦验证通过，客户端便可明确两件事：
一，认证服务器的公开密钥的是真实有效的数字证书认证机构。
二，服务器的公开密钥是值得信赖的。
此处认证机关的公开密钥必须安全地转交给客户端。
多数浏览器开发商发布版本时，会事先在内部植入常用认证机关的公开密钥。
(1).可证明组织真实性的 EV SSL 证书
证书的一个作用是用来证明作为通信一方的服务器是否规范，另外一个作用是可确认对方服务器背后运营的企业是否真实存在。拥有该特性的证书就是 EV SSL证书（Extended Validation SSL Certificate）。通过认证的 Web 网站能够获得更高的认可度。
持有 EV SSL证书的 Web 网站的浏览器地址栏处的背景色是绿色的，从视觉上就能一眼辨别出。而且在地址栏的左侧显示了 SSL证书中记录的组织名称以及颁发证书的认证机构的名称。
(2).用以确认客户端的客户端证书
HTTPS 中还可以使用客户端证书。以客户端证书进行客户端认证，证明服务器正在通信的对方始终是预料之内的客户端，其作用跟服务器证书如出一辙。
想获取证书时，用户得自行安装客户端证书。但由于客户端证书是要付费购买的，且每张证书对应到每位用户也就意味着需支付
和用户数对等的费用。另外，要让知识层次不同的用户们自行安装证书，这件事本身也充满了各种挑战。
例如，银行的网上银行就采用了客户端证书。在登录网银时不仅要求用户确认输入 ID 和密码，还会要求用户的客户端证书，以确认用户是否从特定的终端访问网银。
客户端证书毕竟只能用来证明客户端实际存在，而不能用来证明用户本人的真实有效性。也就是说，只要获得了安装有客户端证书的计算机的使用权限，也就意味着同时拥有了客户端证书的使用权限。
(3).认证机构信誉第一
虽然存在可将证书无效化的证书吊销列表（Certificate Revocation List，CRL）机制，以及从客户端删除根证书颁发机构（Root
Certificate Authority，RCA）的对策，但是距离生效还需要一段时间，而在这段时间内，到底会有多少用户的利益蒙受损失就不得而知了。
(4).由自认证机构颁发的证书称为自签名证书
如果使用 OpenSSL这套开源程序，每个人都可以构建一套属于自己的认证机构，从而自己给自己颁发服务器证书。但该服务器证书在互联网上不可作为证书使用，似乎没什么帮助。
独立构建的认证机构叫做自认证机构，由自认证机构颁发的“无用”证书也被戏称为自签名证书。
浏览器访问该服务器时，会显示“无法确认连接安全性”或“该网站的安全证书存在问题”等警告消息。
终级认证机构的证书会变成自认证证书，多数浏览器内预先已植入备受信赖的认证机构的证书。
2.5.HTTPS 的安全通信机制
(1). 客户端通过发送 Client Hello 报文开始 SSL通信。报文中包含客户端支持的 SSL的指定版本、加密组件（Cipher Suite）列表（所
使用的加密算法及密钥长度等）。
(2). 服务器可进行 SSL通信时，会以 Server Hello 报文作为应答。和客户端一样，在报文中包含 SSL版本以及加密组件。服务器的
加密组件内容是从接收到的客户端加密组件内筛选出来的。
(3). 之后服务器发送 Certificate 报文。报文中包含公开密钥证书。
(4). 最后服务器发送 Server Hello Done 报文通知客户端，最初阶段的 SSL握手协商部分结束。
(5). SSL第一次握手结束之后，客户端以 Client Key Exchange 报文作为回应。报文中包含通信加密中使用的一种被称为 Pre-master
secret 的随机密码串。该报文已用步骤 3 中的公开密钥进行加密。
(6). 接着客户端继续发送 Change Cipher Spec 报文。该报文会提示服务器，在此报文之后的通信会采用 Pre-master secret 密钥加密。
(7). 客户端发送 Finished 报文。该报文包含连接至今全部报文的整体校验值。这次握手协商是否能够成功，要以服务器是否能够正确
解密该报文作为判定标准。
(8). 服务器同样发送 Change Cipher Spec 报文。
(9). 服务器同样发送 Finished 报文。
(10). 服务器和客户端的 Finished 报文交换完毕之后，SSL连接就算建立完成。当然，通信会受到 SSL的保护。从此处开始进行应用
层协议的通信，即发送 HTTP 请求。
(11). 应用层协议通信，即发送 HTTP 响应。
(12). 最后由客户端断开连接。断开连接时，发送 close_notify 报文。上图做了一些省略，这步之后再发送 TCP FIN 报文来关闭与 TCP
的通信。
在以上流程中，应用层发送数据时会附加一种叫做 MAC（Message Authentication Code）的报文摘要。MAC 能够查知报文是否遭到篡
改，从而保护报文的完整性。
CBC 模式（Cipher Block Chaining）又名密码分组链接模式。在此模式下，将前一个明文块加密处理后和下一个明文块做 XOR 运算，使之重叠，然后再对运算结果做加密处理。对第一个明文块做加密时，要么使用前一段密文的最后一块，要么利用外部生成的初始向量（initial vector，IV）。
(1). SSL 和 TLS
TSL是以 SSL为原型开发的协议，有时会统一称该协议为 SSL。当前主流的版本是 SSL3.0 和 TLS1.0。
(2). SSL 速度慢吗
SSL的慢分两种。一种是指通信慢。另一种是指由于大量消耗CPU 及内存等资源，导致处理速度变慢。
和使用 HTTP 相比，网络负载可能会变慢 2 到 100 倍。除去和TCP 连接、发送 HTTP 请求 • 响应以外，还必须进行 SSL通信，因此整体上处理通信量不可避免会增加。
另一点是 SSL必须进行加密处理。在服务器和客户端都需要进行加密和解密的运算处理。因此从结果上讲，比起 HTTP 会更多地
消耗服务器和客户端的硬件资源，导致负载增强。
(3). 为什么不一直使用 HTTPS
因为与纯文本通信相比，加密通信会消耗更多的CPU 及内存资源。因此，如果是非敏感信息则使用 HTTP 通信，只有在包含个人信息
等敏感数据时，才利用 HTTPS 加密通信。特别是每当那些访问量较多的 Web 网站在进行加密处理时，它们所承担着的负载不容小觑。在进行加密处理时，并非对所有内容都进行加密处理，而是仅在那些需要信息隐藏时才会加密，以节约资源。除此之外，想要节约购买证书的开销也是原因之一。
要进行 HTTPS 通信，证书是必不可少的。而使用的证书必须向认证机构（CA）购买。证书价格可能会根据不同的认证机构略有不同。通常，一年的授权需要数万日元（现在一万日元大约折合 600人民币）。那些购买证书并不合算的服务以及一些个人网站，可能只会选择采用 HTTP 的通信方式。
认证
1.何为认证
确认身份。
HTTP 使用的认证方式。
HTTP/1.1 使用的认证方式如下所示：
(1). BASIC 认证（基本认证）
(2). DIGEST 认证（摘要认证）
(3). SSL 客户端认证
(4). FormBase 认证（基于表单认证）
2.BASIC 认证
BASIC 认证的认证步骤
(1). 当请求的资源需要 BASIC 认证时，服务器会随状态码 401 Authorization Required，返回带 WWW-Authenticate 首部字段的响应。
该字段内包含认证的方式（BASIC） 及 Request-URI 安全域字符串（realm）。
(2). 接收到状态码 401 的客户端为了通过 BASIC 认证，需要将用户 ID 及密码发送给服务器。发送的字符串内容是由用户 ID 和密码
构成，两者中间以冒号（:）连接后，再经过 Base64 编码处理。
假设用户 ID 为 guest，密码是 guest，连接起来就会形成 guest:guest 这样的字符串。然后经过 Base64 编码，最后的结果即是Z3Vlc3Q6Z3Vlc3Q=。把这串字符串写入首部字段 Authorization 后，发送请求。
当用户代理为浏览器时，用户仅需输入用户 ID 和密码即可，之后，浏览器会自动完成到 Base64 编码的转换工作。
(3). 接收到包含首部字段 Authorization 请求的服务器，会对认证信息的正确性进行验证。如验证通过，则返回一条包含 Request-URI
资源的响应。
BASIC 认证虽然采用 Base64 编码方式，但这不是加密处理。不需要任何附加信息即可对其解码。换言之，由于明文解码后就是用户 ID
和密码，在 HTTP 等非加密通信的线路上进行 BASIC 认证的过程中，如果被人窃听，被盗的可能性极高。另外，除此之外想再进行一次 BASIC 认证时，一般的浏览器却无法实现认证注销操作，这也是问题之一。
3.DIGEST 认证
DIGEST 认证同样使用质询 / 响应的方式（challenge/response），但不会像 BASIC 认证那样直接发送明文密码。
一开始一方会先发送认证要求给另一方，接着使用从另一方那接收到的质询码计算生成响应码。最后将响应码返回给对方进行认证的方式。
因为发送给对方的只是响应摘要及由质询码产生的计算结果，所以比起 BASIC 认证，密码泄露的可能性就降低了。
DIGEST 认证的认证步骤
(1). 请求需认证的资源时，服务器会随着状态码 401 Authorization Required，返 回带 WWW-Authenticate 首部字段的响应。
该字段内包含质问响应方式认证所需的临时质询码（随机数，nonce）。
首部字段 WWW-Authenticate 内必须包含 realm 和 nonce 这两个字段的信息。客户端就是依靠向服务器回送这两个值进行认证的。
nonce 是一种每次随返回的 401 响应生成的任意随机字符串。该字符串通常推荐由 Base64 编码的十六进制数的组成形式，但实际内容依
赖服务器的具体实现。
(2). 接收到 401 状态码的客户端，返回的响应中包含 DIGEST 认证必须的首部字段 Authorization 信息。
首部字段 Authorization 内必须包含 username、realm、nonce、uri 和 response 的字段信息。其中，realm 和 nonce 就是之前从服务器接收到的响应中的字段。
username 是 realm 限定范围内可进行认证的用户名。
uri（digest-uri）即 Request-URI 的值，但考虑到经代理转发后Request-URI 的值可能被修改，因此事先会复制一份副本保存在 uri 内。
response 也可叫做 Request-Digest，存放经过 MD5 运算后的密码字符串，形成响应码。
(3). 接收到包含首部字段 Authorization 请求的服务器，会确认认证信息的正确性。认证通过后则返回包含 Request-URI 资源的响应。并且这时会在首部字段 Authentication-Info 写入一些认证成功的相关信息。
DIGEST 认证提供了高于 BASIC 认证的安全等级，但是和 HTTPS 的客户端认证相比仍旧很弱。DIGEST 认证提供防止密码被窃听的保护机制，但并不存在防止用户伪装的保护机制。
4.SSL 客户端认证
SSL客户端认证是借由 HTTPS 的客户端证书完成认证的方式。凭借客户端证书认证，服务器可确认访问是否来自已登录的客户端。
4.1.SSL 客户端认证的认证步骤
为达到 SSL客户端认证的目的，需要事先将客户端证书分发给客户端，且客户端必须安装此证书。
(1). 接收到需要认证资源的请求，服务器会发送 Certificate Request 报文，要求客户端提供客户端证书。
(2). 用户选择将发送的客户端证书后，客户端会把客户端证书信息以 Client Certificate 报文方式发送给服务器。
(3). 服务器验证客户端证书验证通过后方可领取证书内客户端的公开密钥，然后开始 HTTPS 加密通信。
4.2.SSL 客户端认证采用双因素认证
在多数情况下，SSL客户端认证不会仅依靠证书完成认证，一般会和基于表单认证（稍后讲解）组合形成一种双因素认证（Two-factor
authentication）来使用。所谓双因素认证就是指，认证过程中不仅需要密码这一个因素，还需要申请认证者提供其他持有信息，从而作为
另一个因素，与其组合使用的认证方式。
换言之，第一个认证因素的 SSL客户端证书用来认证客户端计算机，另一个认证因素的密码则用来确定这是用户本人的行为。
通过双因素认证后，就可以确认是用户本人正在使用匹配正确的计算机访问服务器。
4.3.SSL 客户端认证必要的费用
认证机构购买客户端证书的费用，以及服务器运营者为保证自己搭建的认证机构安全运营所产生的费用。
每个认证机构颁发客户端证书的费用不尽相同，平摊到一张证书上，一年费用约几万至十几万日元。服务器运营者也可以自己搭建认证机
构，但要维持安全运行就会产生相应的费用。
4.4.基于表单认证
客户端会向服务器上的 Web 应用程序发送登录信息（Credential），按登录信息的验证结果认证。根据 Web 应用程序的实际安装，提供的用户界面及认证方式也各不相同。
多数情况下，输入已事先登录的用户 ID（通常是任意字符串或邮件地址）和密码等登录信息后，发送给 Web 应用程序，基于认证结果来决定认证是否成功。
4.4.1.认证多半为基于表单认证
4.4.2.Session 管理及 Cookie 应用
基于表单认证的标准规范尚未有定论，一般会使用 Cookie 来管理 Session（会话）。
基于表单认证本身是通过服务器端的 Web 应用，将客户端发送过来的用户 ID 和密码与之前登录过的信息做匹配来进行认证的。
但鉴于 HTTP 是无状态协议，之前已认证成功的用户状态无法通过协议层面保存下来。即，无法实现状态管理，因此即使当该用户下一次
继续访问，也无法区分他与其他的用户。于是我们会使用 Cookie 来管理 Session，以弥补 HTTP 协议中不存在的状态管理功能。
(1). 客户端把用户 ID 和密码等登录信息放入报文的实体部分，通常是以 POST 方法把请求发送给服务器。而这时，会使用 HTTPS通信来进行 HTML表单画面的显示和用户输入数据的发送
(2). 服务器会发放用以识别用户的 Session ID。通过验证从客户端发送过来的登录信息进行身份认证，然后把用户的认证状态与Session ID 绑定后记录在服务器端。
向客户端返回响应时，会在首部字段 Set-Cookie 内写入 Session ID（如 PHPSESSID=028a8c…）。
你可以把 Session ID 想象成一种用以区分不同用户的等位号。然而，如果 Session ID 被第三方盗走，对方就可以伪装成你的身份进
行恶意操作了。因此必须防止 Session ID 被盗，或被猜出。为了做到这点，Session ID 应使用难以推测的字符串，且服务器端也需要进行
有效期的管理，保证其安全性。
另外，为减轻跨站脚本攻击（XSS）造成的损失，建议事先在 Cookie 内加上 httponly 属性。
(3). 客户端接收到从服务器端发来的 Session ID 后，会将其作为 Cookie 保存在本地。下次向服务器发送请求时，浏览器会自动发送
Cookie，所以 Session ID 也随之发送到服务器。服务器端可通过验证接收到的 Session ID 识别用户和其认证状态。
除了以上介绍的应用实例，还有应用其他不同方法的案例。
另外，不仅基于表单认证的登录信息及认证过程都无标准化的方法，服务器端应如何保存用户提交的密码等登录信息等也没有标准化。
通常，一种安全的保存方法是，先利用给密码加盐（salt）的方式增加额外信息，再使用散列（hash）函数计算出散列值后保存。但是我
们也经常看到直接保存明文密码的做法，而这样的做法具有导致密码泄露的风险。
