HTTPS 是什麼?一文搞懂和 HTTP 有什麼差別

HTTP 的資料傳輸

HTTP 全名是 超文本傳輸協定(HyperText Transfer Protocol),內容只規範了客戶端請求與伺服器回應的標準,實際上是藉由 TCP 作為資料的傳輸方式。

更多 TCP 的傳輸協議內容及詳細的過程可以參考 這篇文章

例如使用者送出了一個請求,經過 TCP 的三次握手之後,資料便能透過 TCP 傳遞給伺服器,並等待伺服器回應;然而這個一來一往的傳輸過程,資料都是 明文;如果傳遞的過程中有惡意竊聽者,資料便有機會被窺探、盜用。

什麼?你說沒有人會這麼無聊?其實非常多。像是 惡意使用者偽裝成公用無線網路來釣魚,當使用者連上之後,便可以擷取封包,窺探傳輸的內容;再說,即使扣除掉這種不知名的免費無線網路,你也沒辦法確認網路連線到目標伺服器的路上,每個節點都不會窺探、側錄你所傳遞的資料。

傳遞的內容不加密,就有如在網路上裸奔一樣;為了避免這些事情,我們需要把資料加密。

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加密

加密 指的是把明文資料轉換成無法讀取的內容 – 密文,並且密文能藉由特定的解密過程,將其回復成明文。

讓部分開發者時常混淆在一起的是 雜湊,可以參考 這一篇

共用金鑰加密

像是可能大家都有聽過的 凱薩加密法,就是一個非常基本的加密方式:將明文的字母全部位移固定的距離,解密時再位移回來;例如明文是 「EGG」,位移距離(金鑰)為 3,那麼加密後的密文就會是「HJJ」。

當然,真實的環境不會用這種很容易被解出來的加密方式,而是會透過例如 AES 等方式進行加密;但兩者同樣的是,都會透過同一個金鑰來進行加密與解密,因此我們把這類的加密方式稱為「共用金鑰加密」,或是「對稱式加密」。

經過共用金鑰加密,資料傳遞就安全了嗎?其實不然。想像一下網路通訊的情況,如果通訊的兩人需要透過共用金鑰加密進行通訊,勢必要先讓兩人都知道要用來加密的金鑰是什麼,那麼當其中一方決定要發起通訊時,就必須要先直接傳遞金鑰給對方,但這個金鑰是沒有加密、可能會被窺探的,如果竊聽者在通取開始前就開始竊聽,便能得到密鑰,後面傳遞的密文,也就可能會被竊聽者窺探。

演算法圖鑑示意圖
圖片來自 演算法圖鑑 – 第 5 章:安全性演算法

看來要安全的進行通訊,就需要其他的加密方式;例如 迪菲-赫爾曼密鑰交換,或是我們接下來要談的「公開金鑰加密」。

公開金鑰加密

公開金鑰加密,也有人之稱為「非對稱式加密」;在這個加密規則中,每個通訊者都會有成對的兩把鑰匙:一把「公鑰」,一把「私鑰」,顧名思義,公鑰是所有人都看得到的,而私鑰是只有通訊者自己才看得到的;每個資料被任意一把鑰匙加密後,必須要透過與之配對的另一把鑰匙才能解密;例如我用我的私鑰加密的密文,就只能被我的公鑰解密,反之亦同。

在這樣的規則下,進行通訊會發生什麼事呢?假想一下:Alice 和 Bob 準備進行通訊,而 Eve 是不懷好意的竊聽者;Alice 把要傳遞的明文經過 Bob 的公鑰進行加密後,再進行傳遞,由於 Bob 的私鑰只有 Bob 擁有,即使 Eve 竊取到了密文,也無法將其解密回明文。

這樣子是不是就可以安心進行通訊了呢?很遺憾的,還是沒辦法;因為通訊的雙方,雖然看得到對方的公鑰,但沒辦法證明這個公鑰是通訊的對方所擁有。

我們設想另一個情況:Alice 和 Bob 準備進行通訊,而 Eve 是不懷好意的竊聽者,且 Alice 和 Bob 都把 Eve 當成是通訊的對方;這樣的情境下,Alice 把明文用 Eve 的公鑰加密後,將密文傳遞出來,隨即被 Eve 攔截、解密後,再用 Bob 的公鑰重新加密明文,再傳遞給 Bob,反之亦同,這樣子 Alice 和 Bob 都不會知道有 Eve 的存在,但 Eve 卻成功的取得了通訊內容;這就叫做 中間人攻擊

安全性演算法示意圖
圖片來自 演算法圖鑑 – 第 5 章:安全性演算法

那怎麼辦呢?我們需要一個能證明公鑰屬於誰的方法。

數位憑證

因此就出現了 憑證頒發機構,例如 Alice 和 Bob 要準備進行通訊;在開始之前,Alice 必須先提供公鑰 & Email,向憑證頒發機構申請憑證,憑證頒發機構核可後,便會透過 數位簽章 包裹 Alice 提供的資料,製作成 數位憑證

憑證的詳細格式可以參考 Wiki – X.509

當通訊開始時,Alice 會先傳遞數位憑證給 Bob,而 Bob 便可以透過數位簽章,來證明憑證的內容確實是屬於 Alice 的;如此一來,證明公鑰是屬於誰的問題就被解決了,即使竊聽者想要從中竊聽,也因為憑證頒發機構的數位簽章,竊聽者將無從介入通訊過程。

這樣聽起來,憑證頒發機構非常重要啊,全世界網站這麼多,需要進行通訊的請求自然也非常多,不可能全部都詢問同一個機構吧?沒錯,實際上的憑證頒發,會如同下圖一樣:

憑證頒發機構

終端數位憑證由中介機構簽發、中介機構的憑證由更上游的中介機構簽發,直到源頭,它的憑證由自己簽發,這樣就形成了一個 信任鏈

簡單的說,因為我信任 A,所以 A 擔保的 B、C、D,以及 B 擔保的 E、F、G,我全部都相信。


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HTTPS 是什麼?

說了這麼多加密,所以到底什麼是 HTTPS?

HTTPS 全名 超文本傳輸安全協定,那個 S 就是 Secure 的意思;HTTPS 透過 HTTP 進行通訊,但通訊過程使用 SSL/TLS 進行加密,藉由類似於前述的加密方式,在 HTTP 之上定義了相對安全的資料傳輸方法。

由於非對稱加密的運算量較高,傳遞回應較慢;實際的架構上,會透過公開金鑰加密傳遞出共用的金鑰,再透過共用金鑰加密進行後續的傳遞,兼顧了安全性及傳遞速度。

HTTPS對網站有什麼影響

  1. 增強網路安全:HTTPS的主要優勢在於它能保護伺服器與用戶瀏覽器間的連線不被竊聽、攔截或篡改。這種保護在許多情況下都非常重要,尤其是在處理像是密碼、信用卡資訊等敏感資訊時。
  2. 提升SEO排名:Google在其搜索排名演算法中,將HTTPS作為排名的一個信號。換句話說,使用HTTPS的網站可能會在搜索結果中獲得更高的排名。這一點對於想要提高自己在搜索結果中排名的網站來說,是非常重要的。
  3. 增強用戶信任度:在瀏覽器的地址欄中,使用HTTPS的網站會顯示一個安全鎖的圖示,讓用戶知道他們的資訊是在一個安全的連線中傳輸的。這會讓用戶更有信心在該網站上進行交易或填寫敏感資訊。

HTTPS的使用已經成為現代網站的標準。對於任何希望在網路世界中保護自己和自己的用戶的網站來說,選擇使用HTTPS是一種必要的選擇。

如何從 HTTP 遷移到 HTTPS

  1. 獲取 SSL 憑證: SSL(安全套接字層)是 HTTPS 的核心部分,能確保瀏覽器和伺服器之間的通訊資料經過加密。您可以從多種供應商那裡購買 SSL 憑證,或者選擇像是 Let’s Encrypt 這類的免費供應商。
  2. 安裝並配置 SSL 憑證: 這將取決於您的主機提供商和伺服器軟體。大多數主機提供商都會提供較為簡單的憑證安裝流程。
  3. 更新你的網站以使用 HTTPS: 這一步通常涉及到將網站中所有的內部鏈接(像是圖片、CSS、JavaScript 文件等)從 HTTP 改為 HTTPS。對於一些內容管理系統(如 WordPress),有插件可以自動完成這個過程。
  4. 設置 301 永久重定向: 一旦你的網站開始使用 HTTPS,您應該設置一個 301 永久重定向,讓所有還在使用 HTTP 的瀏覽器自動重定向到 HTTPS。這不僅對使用者體驗很有幫助,對於搜索引擎優化(SEO)也很重要,因為它告訴搜索引擎你的網站已經永久移動到新的地址。
  5. 在 Google Search Console 與你的網站分析工具上更新你的網站網址: 為了繼續追蹤你的流量和 SEO 數據,你需要在 Google Search Console 和任何其他網站分析工具上更新你的網址。
  6. 測試: 一切設定完成後,使用各種工具測試您的網站以確保 HTTPS 設定正確,並且所有的內容都能正常加載。

結語

今天從加密的方式出發,考慮每種加密通訊過程中可能受到的攻擊,逐步演變成現今最普遍的加密方式,並藉此來說明 HTTP 與 HTTPS 之間的差異,希望能幫助讀者您理解網路通訊中最基礎的安全知識。

(本文作者是 ALPHA Camp 課程 學期三:軟體工程師養成前端工程師 Gary,擁有四年以上軟體開發經驗,現職為奧丁丁集團的開發工程師。轉載自前端三十系列文

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