简单记录一下近日学习HTTPS、TLS等协议的收获和心得。
在介绍HTTPS之前，首先来说一下加密算法。加密算法有双向和单向之分，双向加（解）密算法指明文和密文可相互转化，单向加密算法则只能由明文转化为密文，无法逆向转化。下图是两种分类所主要用到的算法。
其中来着重介绍对称加密和非对称加密，以及二者的结合。
可以用一组公式来总结：
f1(k,data)=encrypted_dataf2(k,encrypted_data)=data其中f1，f2分别为加密，解密算法。k为密钥，data为明文数据，encrypted_data为加密数据。
流程：客户端和服务器共同协商出一个密钥和一个对称加密算法，后面传输数据时利用密钥和对称加密算法对数据进行加密，另一端收到后，利用解密算法得到原始明文数据。
非对称加密有公钥(public_key)和私钥(private_key)，二者一一对应，在生成私钥的同时也生成对应公钥。
公式总结如下：
f(pub_key,data1)=encrypted_data1f(pri_key,encrypted_data1)=data1-------------------------------------f(pri_key,data2)=encrypted_data2f(pub_key,encrypted_data2)=data2其中pub_key，pri_key分别为公钥和私钥。通过公钥和私钥都可以给数据加密，且使用对应的私钥/公钥可对数据解密。
流程：客户端向服务器发出请求索要公钥，服务器返回公钥。客户端将数据通过公钥加密后发给服务器，服务器通过私钥进行解密；服务器通过私钥对数据加密后发给客户端，客户端利用公钥解密。
非对称加密的效率，对称加密的安全性是其二者的缺点，所以可以将二者结合，实现取长补短。
流程：客户端向服务器发出请求索要公钥，服务器返回公钥。客户端随机生成一个随机数num，num通过公钥加密后发送给服务器，服务器利用私钥解密，得到num。这时，客户端和服务器将num共同视为对称加密的密钥，后面传输的数据通过此密钥加/解密。
在接收到数据包时，会出现一个问题：如何确定此数据包是不是真正目的服务器所发出的（中间人攻击会冒充服务器，向客户端发送数据包、公钥）。这时就需要「数字签名」和「数字证书」技术来验证文件内容的一致性与服务器的身份（安全性更高的场景还需要验者客户端的身份）。数字签名算法主要有RSA（哈希算法+RSA加密算法），DSA，ECDSA。
TCP三次握手结束和服务器成功连接后，客户端就开始发起TLS连接，首先会进入**TLS握手阶段**。
TLS握手阶段目的：
TLS握手阶段一般流程（TLS握手的流程并不是一成不变的，根据实际的应用场景来，主要有三种）：
TLS握手机制图解
在Wireshark软件中捕获了访问知乎网页数据包，追踪TCP流得到第一个TLS包
服务端下发证书，客户端验证服务端的身份，并且取出证书携带的公钥，这个公钥是交换加密算法的公钥。也就是在ServerHello阶段指定的ECDHE（ECDiffie-Hellman）算法，也是通常说的DH加密。
这个Certificate消息下发了从携带自己公钥的数字证书和CA证书的证书链，在Certificates字段中：
由字段信息可知，证书链中共有3个数字证书。分别为服务端(zhihu.com)证书->中间CA证书->根CA证书。首先看服务端证书
首先是signedCertificate字段的内容，即数字证书的数据
然后是证书颁发机构的签名信息：
密钥交换阶段，这个步骤是可选步骤，对Certificate阶段的补充，只有在这几个场景存在：
通知客户端，版本和加密套件协商结束。
这里，客户端不直接生成加密密钥，而是通过之前客户端和服务端生成的随机数又再生成一个随机数，使用前面协商好的用ECDiffie-Hellman算法进行加密传输给服务端。这个值又被称为“premastersecret“。
服务端收到这个报文后，会使用自己的私钥解开这个随机数。在这个阶段过后，服务端和客户端都有三个随机数：客户端随机数、服务端随机数和预备主密钥。在服务端收到了ClientKeyExchange消息后，两端都按照相应的算法生成了主密钥，加密密钥交换完成。交换完了，因为主密钥是两个端按照约定好的算法产生的，如何保证这个主密钥是正确的？这时候会进入下一个阶段。客户端和服务端会对握手信息使用SHA做个摘要，用AES加密算法和主密钥加密，传递给对方验证。这种方式也称为消息认证。就是下面的过程：
客户端通知服务端，后续的报文将会被加密。
这里就是客户端的ClientFinished消息。也是整个SSL过程中，发送给服务端的第一个加密消息。服务端接收后，服务端用同样的方式计算出已交互的握手消息的摘要，与用主密钥解密后的消息进行对比，一致的话，说明两端生成的主密钥一致，完成了密钥交换。
服务端通知客户端，后续的报文将会被加密。
这里就是服务端的ServerFinish消息。和上面的客户端的EncryptedHandshakeMessage一样，是服务端发出的第一条加密信息。客户端按照协商好的主密钥解密并验证正确后，SSL握手阶段完成。
应用数据传输消息。因为这里是HTTPS，所以可以对HTTP应用协议数据加密然后传输了。