大家好，我是小林。
上週有位讀者在面字節時被問道這麼一個問題：HTTPS 一定安全可靠嗎？
這個問題的場景是這樣的：客戶端通過瀏覽器向服務端發起 HTTPS 請求時，被「假基站」轉發到了一個「中間人服務器」，於是客戶端是和「中間人服務器」完成了 TLS 握手，然後這個「中間人服務器」再與真正的服務端完成 TLS 握手。
具體過程如下：
- 客戶端向服務端發起 HTTPS 建立連接請求時，然後被「假基站」轉發到了一個「中間人服務器」，接着中間人向服務端發起 HTTPS 建立連接請求，此時客戶端與中間人進行 TLS 握手，中間人與服務端進行 TLS 握手；
- 在客戶端與中間人進行 TLS 握手過程中，中間人會發送自己的公鑰證書給客戶端，客戶端驗證證書的真僞，然後從證書拿到公鑰，並生成一個隨機數，用公鑰加密隨機數發送給中間人，中間人使用私鑰解密，得到隨機數，此時雙方都有隨機數，然後通過算法生成對稱加密密鑰（A），後續客戶端與中間人通信就用這個對稱加密密鑰來加密數據了。
- 在中間人與服務端進行 TLS 握手過程中，服務端會發送從 CA 機構簽發的公鑰證書給中間人，從證書拿到公鑰，並生成一個隨機數，用公鑰加密隨機數發送給服務端，服務端使用私鑰解密，得到隨機數，此時雙方都有隨機數，然後通過算法生成對稱加密密鑰（B），後續中間人與服務端通信就用這個對稱加密密鑰來加密數據了。
- 後續的通信過程中，中間人用對稱加密密鑰（A）解密客戶端的 HTTPS 請求的數據，然後用對稱加密密鑰（B）加密 HTTPS 請求後，轉發給服務端，接着服務端發送 HTTPS 響應數據給中間人，中間人用對稱加密密鑰（B）解密 HTTPS 響應數據，然後再用對稱加密密鑰（A）加密後，轉發給客戶端。
從客戶端的角度看，其實並不知道網絡中存在中間人服務器這個角色。
那麼中間人就可以解開瀏覽器發起的 HTTPS 請求裏的數據，也可以解開服務端響應給瀏覽器的 HTTPS 響應數據。相當於，中間人能夠 “偷看” 瀏覽器與服務端之間的 HTTPS 請求和響應的數據。
但是要發生這種場景是有前提的，前提是用戶點擊接受了中間人服務器的證書。
中間人服務器與客戶端在 TLS 握手過程中，實際上發送了自己僞造的證書給瀏覽器，而這個僞造的證書是能被瀏覽器（客戶端）識別出是非法的，於是就會提醒用戶該證書存在問題。
如果用戶執意點擊「繼續瀏覽此網站」，相當於用戶接受了中間人僞造的證書，那麼後續整個 HTTPS 通信都能被中間人監聽了。
所以，這其實並不能說 HTTPS 不夠安全，畢竟瀏覽器都已經提示證書有問題了，如果用戶堅決要訪問，那不能怪 HTTPS ，得怪自己手賤。
客戶端是如何驗證證書的？
接下來，詳細說一下實際中數字證書籤發和驗證流程。
如下圖圖所示，爲數字證書籤發和驗證流程：
當服務端向 CA 機構申請證書的時候，CA 簽發證書的過程，如上圖左邊部分：
- 首先 CA 會把持有者的公鑰、用途、頒發者、有效時間等信息打成一個包，然後對這些信息進行 Hash 計算，得到一個 Hash 值；
- 然後 CA 會使用自己的私鑰將該 Hash 值加密，生成 Certificate Signature，也就是 CA 對證書做了簽名；
- 最後將 Certificate Signature 添加在文件證書上，形成數字證書；
客戶端校驗服務端的數字證書的過程，如上圖右邊部分：
- 首先客戶端會使用同樣的 Hash 算法獲取該證書的 Hash 值 H1；
- 通常瀏覽器和操作系統中集成了 CA 的公鑰信息，瀏覽器收到證書後可以使用 CA 的公鑰解密 Certificate Signature 內容，得到一個 Hash 值 H2 ；
- 最後比較 H1 和 H2，如果值相同，則爲可信賴的證書，否則則認爲證書不可信。
但事實上，證書的驗證過程中還存在一個證書信任鏈的問題，因爲我們向 CA 申請的證書一般不是根證書籤發的，而是由中間證書籤發的，比如百度的證書，從下圖你可以看到，證書的層級有三級：
對於這種三級層級關係的證書的驗證過程如下：
- 客戶端收到 http://baidu.com 的證書後，發現這個證書的簽發者不是根證書，就無法根據本地已有的根證書中的公鑰去驗證 http://baidu.com 證書是否可信。於是，客戶端根據 http://baidu.com 證書中的簽發者，找到該證書的頒發機構是 “GlobalSign Organization Validation CA - SHA256 - G2”，然後向 CA 請求該中間證書。
- 請求到證書後發現 “GlobalSign Organization Validation CA - SHA256 - G2” 證書是由 “GlobalSign Root CA” 簽發的，由於 “GlobalSign Root CA” 沒有再上級簽發機構，說明它是根證書，也就是自簽證書。應用軟件會檢查此證書有否已預載於根證書清單上，如果有，則可以利用根證書中的公鑰去驗證 “GlobalSign Organization Validation CA - SHA256 - G2” 證書，如果發現驗證通過，就認爲該中間證書是可信的。
- “GlobalSign Organization Validation CA - SHA256 - G2” 證書被信任後，可以使用 “GlobalSign Organization Validation CA - SHA256 - G2” 證書中的公鑰去驗證 http://baidu.com 證書的可信性，如果驗證通過，就可以信任 http://baidu.com 證書。
在這四個步驟中，最開始客戶端只信任根證書 GlobalSign Root CA 證書的，然後 “GlobalSign Root CA” 證書信任 “GlobalSign Organization Validation CA - SHA256 - G2” 證書，而 “GlobalSign Organization Validation CA - SHA256 - G2” 證書又信任 http://baidu.com 證書，於是客戶端也信任 http://baidu.com 證書。總括來說，由於用戶信任 GlobalSign，所以由 GlobalSign 所擔保的 http://baidu.com 可以被信任，另外由於用戶信任操作系統或瀏覽器的軟件商，所以由軟件商預載了根證書的 GlobalSign 都可被信任。
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操作系統裏一般都會內置一些根證書，比如我的 MAC 電腦裏內置的根證書有這麼多：
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這樣的一層層地驗證就構成了一條信任鏈路，整個證書信任鏈驗證流程如下圖所示：
img
如果你的電腦中毒了，被惡意導入了中間人的根證書，那麼在驗證中間人的證書的時候，由於你操作系統信任了中間人的根證書，那麼等同於中間人的證書是合法的。
這種情況下，瀏覽器是不會彈出證書存在問題的風險提醒的。
這其實也不關 HTTPS 的事情，是你電腦中毒了才導致 HTTPS 數據被中間人劫持的。
所以，HTTPS 協議本身到目前爲止還是沒有任何漏洞的，即使你成功進行中間人攻擊，本質上是利用了客戶端的漏洞（用戶點擊繼續訪問或者被惡意導入僞造的根證書），並不是 HTTPS 不夠安全。
爲什麼抓包工具能截取 HTTPS 數據？
抓包工具 Fiddler 之所以可以明文看到 HTTPS 數據，工作原理與中間人一致的。
對於 HTTPS 連接來說，中間人要滿足以下兩點，才能實現真正的明文代理:
- 中間人，作爲客戶端與真實服務端建立連接這一步不會有問題，因爲服務端不會校驗客戶端的身份；
- 中間人，作爲服務端與真實客戶端建立連接，這裏會有客戶端信任服務端的問題，也就是服務端必須有對應域名的私鑰；
中間人要拿到私鑰只能通過如下方式：
- 去網站服務端拿到私鑰；
- 去CA處拿域名簽發私鑰；
- 自己簽發證書，且被瀏覽器信任；
不用解釋，抓包工具只能使用第三種方式取得中間人的身份。
使用抓包工具進行 HTTPS 抓包的時候，需要在客戶端安裝 Fiddler 的根證書，這裏實際上起認證中心（CA）的作用。
Fiddler 能夠抓包的關鍵是客戶端會往系統受信任的根證書列表中導入 Fiddler 生成的證書，而這個證書會被瀏覽器信任，也就是 Fiddler 給自己創建了一個認證中心 CA。
客戶端拿着中間人簽發的證書去中間人自己的 CA 去認證，當然認爲這個證書是有效的。
如何避免被中間人抓取數據？
我們要保證自己電腦的安全，不要被病毒乘虛而入，而且也不要點擊任何證書非法的網站，這樣 HTTPS 數據就不會被中間人截取到了。
當然，我們還可以通過 HTTPS 雙向認證來避免這種問題。
一般我們的 HTTPS 是單向認證，客戶端只會驗證了服務端的身份，但是服務端並不會驗證客戶端的身份。
如果用了雙向認證方式，不僅客戶端會驗證服務端的身份，而且服務端也會驗證客戶端的身份。
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服務端一旦驗證到請求自己的客戶端爲不可信任的，服務端就拒絕繼續通信，客戶端如果發現服務端爲不可信任的，那麼也中止通信。
完！
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