HTTPS协议是如何防中间人窃听的

相信你看过 HTTPS 协议的定义，知道它是一个安全的通讯协议，可以防止中间人窃听，但是你也知道很多代理都可以对 HTTPS 协议抓包，那 HTTPS 协议是如何防中间人窃听的呢？还有，HTTPS 也可以双向验证，也就是服务器端可以验证客户端证书，这一点和防止中间人窃听有没有关系呢？本文就来回答这个问题，如果有不同意见，可以直接发消息与我交流。

HTTPS 协议的基本概念：HTTPS 协议是在 HTTP 协议的基础上，通过添加 SSL/TLS 加密协议而成的。SSL/TLS 协议是一种用于网络通信安全的加密协议，可以将数据在传输过程中进行加密，保证数据的机密性和完整性。

如何防止中间人窃听

要回答这个问题，我们先看看 HTTPS 协议双方，也就是客户端和服务器的通信过程。

客户端发送请求

当用户在浏览器中输入一个 HTTPS 网址时，浏览器会向服务器发送一个请求，请求建立一个HTTPS 连接。请求中包含有客户端支持的加密算法列表，当然也包括客户端自己的公钥。

服务器回应

服务器会回应客户端的请求，并从中选择一种加密算法。服务器会使用该算法生成一组密钥，并将该密钥用客户端的公钥加密，并将加密后的密钥及数字证书发送给客户端。

客户端验证证书

客户端收到服务器的回应后，会验证服务器的数字证书是否合法。数字证书是由数字证书认证机构（CA）颁发的，用于证明服务器的身份。客户端会根据自己的信任列表，验证数字证书的合法性。

验证数字证书的过程如下：

客户端（浏览器或 APP）读取证书中的证书对应的域名、所有者、有效期等信息进行一一校验；
客户端开始查找操作系统中已内置的受信任的证书发布机构 CA，与服务器发来的证书中的颁发者 CA 比对，用于校验证书是否为合法机构颁发；
如果找不到，客户端就会报错，说明服务器发来的证书是不可信任的；
如果找到，那么客户端就会从操作系统中取出颁发者 CA 的公钥，然后对服务器发来的证书里面的签名进行解密；
客户端使用相同的 hash 算法计算出服务器发来的证书的 hash 值，将这个计算的 hash 值与证书中签名做对比；
对比结果一致，则证明服务器发来的证书合法，没有被冒充；
此时客户端就可以读取证书中的公钥，用于后续加密了；

客户端生成密钥

如果数字证书验证通过，客户端会使用自己的私钥解密服务器发送过来的密钥。然后客户端会使用该密钥生成一对对称密钥，一份用于加密，一份用于解密。

客户端发送密钥

客户端使用服务器的公钥加密刚刚生成的对称密钥，并将加密后的密钥发送给服务器。

服务器解密密钥

服务器收到客户端发送的加密后的对称密钥后，会使用自己的私钥解密该密钥。

开始数据传输

经过以上的验证和加密，HTTPS 通信就建立了起来。此时，客户端和服务器之间的数据传输都是通过对称密钥进行加密的。为什么用对称密钥？因为对称加密的开销小，且其密钥采用非对称加密算法传输，通信过程非常安全。

理解了以上过程，你就会明白，防止中间人最重要最重要的过程是验证证书，只要证书是合法的，服务器就是合法的，不会是冒充的。证书是专业的机构 CA 颁发和管理，所以是可信的。

假如，客户端和服务器直接有一个中间人，比如你用了代理，那么这个代理就是中间人。中间人要想监听客户端和服务器，就需要获取客户端和服务器的通信用的密钥。服务器的密钥，中间人可以作为客户端的身份进行获取，但是要想获取客户端的密钥，中间人需要伪装服务器的身份，从而发布自己的证书，中间人的证书可以是自签名证书，也可以是向 CA 申请的证书，无论是哪个证书，对应的域名一定不是服务器的域名，这样，客户端在验证证书时一定不会通过，我们就会收到浏览器的提醒：证书不被信任。

如果，客户端（你）选择信任并继续，那么你的通信将毫无安全可言。除非，这个代理（中间人）是你自己部署的，基于测试或抓包分析等其他原因，你可以信任并继续。

回想一下，很多代理之所以可以抓取 HTTPS 包，是因为我们提前导入并信任它们的 CA 证书，然后就可以通过替换证书的方式进行密钥交换，以 charles 为例，具体过程如下：

图片来源：https://ost.IDC.NET/posts/19810

因此，HTTPS 协议是借助于证书防中间人窃听的，请注意，如果自己从没有做过什么代理设置，不要相信任何不受信任的证书，推而广之，IOS 不要相信任何描述文件，不要安装不明来源的 APP，不要赋予任何 APP 不需要的权限，这是保障自己信息安全的根本。

HTTPS 的双向验证

HTTPS 也可以双向验证，也就是服务器端可以验证客户端证书，那么什么场景需要这样？

之前的过程，只能说明服务器是合法的，如果服务器想让客户端也是合法的，那么就需要验证客户端的证书，因此，如果服务端需要限定的客户端才能访问服务，那么可以采取 HTTPS 的双向验证[1]。因此即使 HTTPS 不开启双向验证，也可以防止中间人攻击。

HTTPS 的双向验证 nginx 的配置示范如下：

location /{
    # 开启 HTTPS 协议
    listen 443 ssl;
    # 指定 SSL 证书文件和私钥文件
    ssl_certificate /path/to/cert.pem;
    ssl_certificate_key /path/to/key.pem;
    # 开启证书校验
    ssl_verify_client on;
    # 指定 CA 证书文件
    ssl_client_certificate /path/to/ca.pem;
    # 指定校验方式为深度校验
    ssl_verify_depth 2;
}