细节剖析：HTTP与HTTPS在安全性、性能等方面的不同！

HTTPS是现代互联网通信的重要基石，通过加密通信、身份验证和数据完整性保护，为数十亿用户提供了安全可靠的互联网体验。

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1、介绍

随着 HTTPS 的不断普及和使用成本的下降，现阶段大部分的系统都已经开始用上 HTTPS 协议。HTTPS 与 HTTP 相比，主打的就是安全概念，相关的知识如SSL 、非对称加密、CA证书、数据完整性保护等，我们多多少少也都有听过。本文重点从原理上讲解 HTTPS 的安全性，以及同HTTP的比较说明。

2、HTTP和HTTPS的比较

HTTP（HyperText Transfer Protocol：超文本传输协议）是一个未加密的明文传输协议，没有提供任何数据保护机制。这意味着在数据传输过程中，任何中间人都可以轻易截取、读取甚至篡改传输内容。相比之下，HTTPS（Hypertext Transfer Protocol Secure：超文本传输安全协议）是一种透过计算机网络进行安全通信的传输协议。HTTPS通过SSL/TLS协议提供了一层坚固的安全保护。

具体来说，HTTPS在数据传输过程中使用非对称加密和对称加密相结合的方式，确保只有目标接收方能够解密数据。同时，服务器需要向证书颁发机构（CA）申请数字证书，客户端会验证证书的有效性以确认服务器的身份，从而防止中间人攻击。

2.1 HTTP

HTTP（Hypertext Transfer Protocol），是一种发送和接收HTML页面的方法，主要用于Web浏览器和网站服务器之间传递信息。它的主要特点如下：

1. 基于请求响应模式：HTTP协议采用客户端-服务器架构模式，客户端向服务器发送请求，服务器返回相应的响应。这种模式能有效分离应用逻辑，提高系统的可维护性和扩展性。

2. 基于文本传输：HTTP协议使用ASCII码作为通信协议，每个请求和响应都是一条文本消息，这使得通信协议更加简单、直观、易于处理。

3. 支持多媒体传输：HTTP协议可以传输多种类型的数据，如HTML、XML、JSON、图片、音频、视频等，这使得HTTP协议成为一种通用的网络传输协议，适用于各种不同类型的应用场景。

4. 无连接：HTTP协议是一个无连接协议，每个请求都是独立的，服务器处理请求后立即关闭连接。这有助于节省资源，但也带来了一些缺点，如需要重新建立连接、重复发送相同的头部信息等。

5. 无状态：HTTP协议没有客户端的状态存储，也没有事务处理的“内存”能力。这意味着每次访问网站时可能需要重复的登录操作。

然而，HTTP协议也存在一些不足之处。由于它以明文方式发送内容，不提供任何方式的数据加密，因此安全性较差。如果攻击者截取了Web浏览器和网站服务器之间的传输报文，就可以直接读懂其中的信息。因此，HTTP协议不适合传输一些敏感信息，比如信用卡号、密码等支付信息。

2.2 HTTPS

与HTTP相比，HTTPS（Hypertext Transfer Protocol Secure）则是以安全为目标的HTTP通道。它在HTTP的基础上通过传输加密和身份认证保证了传输过程的安全性。HTTPS的内容加密、身份验证以及数据完整性保护的原理主要依赖于SSL/TLS协议。下面我们详细来看看这几方面的实现原理。

2.2.1 内容加密

HTTPS使用对称加密和非对称加密相结合的方式来实现内容加密。

1. 对称加密：在密钥交换完成后，客户端和服务器会生成一个共享的会话密钥。这个会话密钥用于后续的加密和解密操作。双方使用这个会话密钥，通过对称加密算法（如AES）对传输的数据进行加密和解密，确保数据在传输过程中的安全性。

如上图，对称加密虽然保证了消息的保密性，但是因Client和Service共享一个密匙，这样就导致密匙特别容易泄露。

2. 非对称加密：在HTTPS的握手阶段，服务器会将其公钥发送给客户端。这个公钥用于后续的加密通信。客户端使用服务器的公钥加密一个随机数，然后将加密后的随机数发送给服务器。服务器使用其私钥解密这个随机数，从而确保双方都能安全地交换密钥，这个过程称为密钥交换。

如上图：

• 非对称加密时需要使用到接收方的公匙对消息进行加密，但是公匙不保密，可以截获客户端发来的消息，然后篡改形成攻击。

• 非对称加密的性能会慢上至少几倍，增加系统消耗。因此，Https将两种加密结合起来使用。

2.2.2 身份验证

HTTPS使用数字证书来验证服务器的身份。

1. 数字证书：数字证书是由权威的证书颁发机构（CA）颁发的，包含了服务器的公钥、服务器的身份信息以及CA的签名等信息。当客户端与服务器建立HTTPS连接时，服务器会将其数字证书发送给客户端。

2. 验证过程：客户端收到服务器的数字证书后，会验证证书的合法性。首先，客户端会检查证书是否由受信任的CA颁发。然后，客户端会检查证书是否过期以及证书中的服务器身份信息是否与正在连接的服务器一致。最后，客户端会使用CA的公钥验证证书上的签名，确保证书在传输过程中没有被篡改。如果证书验证通过，客户端就可以确认服务器的身份是可信的。

2.2.3 数据完整性

HTTPS通过消息认证码（MAC）来确保数据的完整性。

1. 消息认证码：在HTTPS通信过程中，每个传输的数据包都会附带一个MAC值。这个MAC值是通过将数据包的内容和会话密钥一起输入到一个哈希函数中计算得出的。因此，只有持有相同会话密钥的接收方才能计算出正确的MAC值。

2. 完整性校验：当接收方收到数据包时，它会使用相同的会话密钥和哈希函数计算MAC值，并与数据包中附带的MAC值进行比较。如果两个MAC值相同，那么接收方就可以确认数据包在传输过程中没有被篡改，从而保证了数据的完整性和安全性。

2.2.4 端口

HTTP 默认使用 80 端口，而 HTTPS 默认使用 443 端口。

3、HTTPS的SSL/TLS握手过程具体是如何工作的，以及它如何确保数据传输的安全？

HTTPS的SSL/TLS握手过程是确保数据传输安全的关键步骤。具体来说，这个过程包括以下几个步骤：

1. 客户端发起握手请求：客户端通过发送“client hello”消息向服务器发起握手请求。该消息包含了客户端所支持的TLS版本和密码组合以供服务器进行选择，还有一个“client random”随机字符串。

2. 服务器响应：服务器收到“client hello”消息后，会发送“server hello”消息作为响应。该消息包含了服务器选择的TLS版本和一个“server random”随机字符串。

3. 密钥协商：接下来，双方会交换各自的公钥，并使用这些公钥来生成一个对称加密的会话密钥（session key）。这个过程通常涉及Diffie-Hellman密钥交换算法。

4. 证书验证：服务器会将其证书信息（包含公钥）发送给客户端。客户端的浏览器会对证书进行验证，确保其真实性（通常是通过证书颁发机构CA进行验证）。

5. 完成握手：一旦证书验证成功，双方就完成了SSL/TLS握手过程。此时，双方已经协商出对称加密的密钥，之后的通信数据将利用该密钥进行加密传输。

通过上述步骤，HTTPS能够确保数据传输的安全性。首先，通过三次握手建立TCP连接，然后通过四次握手完成SSL/TLS握手，双方协商出对称加密的密钥。

4、HTTP和HTTPS在不同网络环境下的性能表现有何差异？

在不同网络环境下，HTTP和HTTPS的性能表现存在显著差异。

1. 加载时间：在相同网络环境下，HTTPS协议会使页面的加载时间延长近50%。这是因为HTTPS需要进行加密通信，增加了数据传输的复杂性和时间成本。

2. 耗电量：HTTPS协议还会增加10%到20%的耗电。这主要是因为加密过程需要更多的计算资源，从而消耗更多的电力。

3. 缓存影响：HTTPS协议会影响缓存机制，增加数据开销和功耗。这意味着在使用HTTPS时，浏览器和服务器之间的数据交换会更加频繁，导致缓存效果变差。

4. 往返时间（RTT）：HTTPS相比HTTP通常会额外引入1～2个往返时间（RTT），尤其是在移动网络环境下，往返延迟往往更大，带来的影响更为明显。

5. 首次请求：HTTPS协议首次请求存在多次握手，因此网络耗时变长问题，可能会影响系统访问速度。

HTTPS在安全性方面提供了更高的保障，但同时也带来了加载时间延长、耗电量增加、缓存效果变差等性能问题。

5、HTTP/2与HTTPS相比，具体有哪些技术优化措施来提高性能？

HTTP/2与HTTPS相比，具体有以下技术优化措施来提高性能：

1. 二进制分帧（Binary Format）：HTTP/2使用二进制格式进行数据传输，而不是HTTP/1.x中的文本格式。这种改进减少了解析和处理请求的开销，从而提高了传输效率。

2. 多路复用（Multiplexing）：HTTP/2允许在一个TCP连接上同时发送多个请求和响应，这使得资源加载更加高效，减少了建立多个连接的开销。

3. 头部压缩（Header Compression）：HTTP/2引入了HPACK算法来压缩HTTP头部信息，特别是对于重复的头部字段，这样可以减少每个请求的头部开销。

4. Server Push（服务器推送）：HTTP/2允许服务器预测客户端可能需要的资源，并提前将其推送到客户端缓存中。这减少了客户端发起额外请求的时间，从而加快了页面加载速度。

5. 减少TLS握手次数：HTTP/2只需一次耗时的TLS握手，而不需要像HTTP/1.x那样在每次请求时都重新进行TLS握手，这显著减少了网络延迟。

6. 流/消息/帧（Stream/Message/Frame）：HTTP/2将数据传输分解为更小的单元（流、消息、帧），这样可以更灵活地管理数据传输，优化带宽利用率。

6、在实际应用中，HTTPS的成本效益分析是怎样的？

在实际应用中，HTTPS的成本效益分析可以从多个方面进行考量。

从经济成本来看，部署HTTPS需要更多的计算资源，包括内存、CPU和网络带宽的消耗都会更大。此外，HTTPS协议需要申请SSL/TLS证书，虽然有些证书是免费的，但一般情况下还是需要一定的费用。这些额外的硬件设备和证书费用都会增加企业的运营成本。

然而，HTTPS带来的安全性和隐私保护方面的优势也是不可忽视的。HTTPS通过加密传输数据，可以有效防止中间人攻击，确保数据的完整性和真实性。这不仅提升了用户对网站的信任度，还能增强品牌形象，符合法规要求，减少安全风险和网络攻击的成本。此外，启用HTTPS后，企业的域名和企业信息会得到验证，用户访问时可以通过证书获知信息，避免受骗。

从长远来看，HTTPS能够提升企业的竞争力和业务增长。通用浏览器对使用HTTPS协议的网站进行了优化排名，使得这些网站在搜索结果中的排名更高。这不仅能吸引更多的用户访问，还能促进业务的增长。

虽然HTTPS在初期部署时会带来较高的经济成本，但从长远来看，其带来的安全性提升、用户信任度增加以及业务增长等效益是显著的。

7、使用HTTPS对SEO排名的具体影响有哪些研究或案例支持？

使用HTTPS对SEO排名的具体影响有以下几个方面的研究和案例支持：

1. 搜索引擎偏好：主流搜索引擎如Google和百度已经明确表示，相对于HTTP网站，HTTPS网站在搜索结果中可能会获得优先展示。这意味着HTTPS站点在相同条件下比HTTP站点能获得更好的排名。

2. 安全性因素：HTTPS加密技术提高了网站的安全性，这被视为搜索引擎排名的一个重要因素。Google在其搜索算法中考虑了网站的安全性作为排名的一个信号。这种安全性不仅提升了用户体验，还降低了用户的跳出率，从而有助于提高网站的排名。

3. 流量和转化：HTTPS站点由于其安全性和用户体验的提升，能够吸引更多优质流量，并且这些流量更有可能转化为实际的用户行为，这对于SEO起到了很大的帮助作用。

4. 长期效果：虽然HTTPS本身可能不会导致巨大的排名提升，但它是一个重要的排名因素之一。随着时间的推移，采用HTTPS的网站可能会看到其搜索引擎排名有所改善。

8、总结

HTTP与HTTPS在安全性上存在显著差异，HTTPS提供了更高的数据安全性、身份认证、完整性保护以及防范网络钓鱼的能力。然而，在性能方面，HTTPS由于加密和解密过程，可能会导致连接建立时间、数据传输效率、服务器资源消耗以及缓存机制等方面的性能下降。因此，在选择使用哪种协议时，需要根据具体的需求和情况来决定。

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