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谈谈 HTTPS 的工作原理，SSL / TLS 握手流程是什么？

news 来源：原创 2025/9/9 11:27:55

一、HTTPS 核心机制：非对称加密 + 对称加密

HTTPS = HTTP over TLS/SSL，通过 混合加密体系 解决三大问题：

防窃听 - 对称加密传输内容（如 AES）
防篡改 - 数字签名验证数据完整性
防冒充 - 数字证书验证服务器身份

// 前端感知的典型场景：混合内容拦截
// 在 HTTPS 页面加载 HTTP 资源会被浏览器拦截
<img src="http://example.com/image.jpg"> 
// 控制台报错：Mixed Content: The page was loaded over HTTPS...

二、TLS 握手流程详解（三次握手后）

1. Client Hello

客户端发送：

支持的 TLS 版本（如 TLS 1.3）
客户端随机数（Client Random）
加密套件列表（如 ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256）

# 开发者工具查看加密套件（Chrome）
chrome://flags/#tls13-variant

2. Server Hello

服务端回应：

选定的 TLS 版本和加密套件
服务器随机数（Server Random）
数字证书（包含公钥）

// 前端可通过 JS 获取证书信息（需要用户授权）
navigator.mediaDevices.getUserMedia({ video: true }).then(() => {const cert = document.querySelector('video').getCertificate();console.log(cert.issuer); // 颁发机构});

3. 证书验证

客户端验证证书：

证书链是否可信（CA 机构签发）
域名是否匹配
是否过期

// 开发环境常见错误：自签名证书报错
// 解决方案1：浏览器手动信任（危险）
// 解决方案2：配置本地CA（推荐使用 mkcert）
// 生成本地证书
$ mkcert -install
$ mkcert localhost 127.0.0.1 ::1

4. 密钥交换（以 ECDHE 为例）

服务端发送 Server Params（椭圆曲线公钥）
客户端生成 Client Params 并发送
双方通过 ECDHE 算法生成 Pre-Master Secret

# 简化版密钥计算逻辑（实际为二进制操作）
client_random = 0x1234
server_random = 0x5678
pre_master = ecdhe(client_params, server_params)
master_secret = PRF(pre_master, client_random + server_random)

5. 切换加密协议

双方用 Master Secret 生成对称密钥，后续通信使用对称加密。

三、前端开发重点场景

场景1：强制全站 HTTPS

nginx

# Nginx 配置自动跳转（301 永久重定向）
server {listen 80;server_name example.com;return 301 https://$host$request_uri;
}

html

<!-- 前端兜底方案（慎用） -->
<script>
if (location.protocol !== 'https:') {location.replace(`https://${location.host}${location.pathname}`);
}
</script>

场景2：安全 Cookie 传输

javascript

// 设置 Secure + HttpOnly + SameSite
document.cookie = `session=xxx; Secure; HttpOnly; SameSite=Lax`;

场景3：HSTS 预加载

nginx

# 添加 Strict-Transport-Security 头
add_header Strict-Transport-Security "max-age=31536000; includeSubDomains" always;

提交预加载列表

四、性能优化实践

技巧1：Session Resumption

复用 TLS 会话减少握手耗时：

nginx

# Nginx 配置会话票证
ssl_session_tickets on;
ssl_session_timeout 1d;

技巧2：OCSP Stapling

由服务端缓存证书状态，减少客户端验证耗时：

nginx

ssl_stapling on;
ssl_stapling_verify on;
resolver 8.8.8.8;

技巧3：TLS 1.3 升级

比 TLS 1.2 减少一次 RTT：

nginx

ssl_protocols TLSv1.3 TLSv1.2;

五、常见坑点排查指南

问题1：证书链不完整

现象：Android 低版本报错，iOS 正常
解决：使用 openssl 补全证书链

bash

$ openssl s_client -showcerts -connect example.com:443
$ cat fullchain.pem > chained.crt  # 合并根证书和中间证书

问题2：混合内容阻塞

定位：使用 CSP 报告收集非 HTTPS 请求

html

<meta http-equiv="Content-Security-Policy" content="default-src https: 'unsafe-inline' 'unsafe-eval'; report-uri /csp-report">

问题3：CDN 证书配置错误

检测工具：

bash

$ curl -I https://example.com        # 检查 Server 头
$ nscurl --ats-diagnostics https://example.com  # iOS 特性检测

六、开发环境 HTTPS 最佳实践

方案1：Webpack DevServer 配置

javascript

// webpack.config.js
const fs = require('fs');
const https = require('https');
module.exports = {devServer: {https: {key: fs.readFileSync('localhost-key.pem'),cert: fs.readFileSync('localhost.pem')},public: 'https://localhost:8080' // 避免浏览器警告}
};

方案2：Service Worker 调试

javascript

// sw.js 中捕获证书错误
self.addEventListener('fetch', event => {if (event.request.url.startsWith('https://')) {event.respondWith(fetch(event.request).catch(err => {console.error('证书错误:', err);return new Response('HTTPS故障');}));}
});

七、终极检测清单

所有子域名启用 HTTPS（包括 CDN）
配置 HSTS 头部并提交预加载
定期更新 TLS 证书（监控到期时间）
禁用不安全协议（SSLv3、TLS 1.0）
使用 Qualys SSL Labs 评分达到 A+

bash

# 一键检测（需安装 testssl.sh）
$ testssl.sh --color 0 example.com

通过理解 TLS 握手流程，前端开发者能更好地处理证书错误、优化资源加载策略，并推动全站安全升级。记住：HTTPS 不是终点，而是现代 Web 应用的起跑线。

谈谈 HTTPS 的工作原理，SSL / TLS 握手流程是什么？

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