从DNS到HTTPS

一、HTTPS定义

超文本传输安全协议（HyperText Transfer Protocol Secure，缩写：HTTPS）是一种通过计算机网络进行安全通信的传输协议。
HTTPS经由HTTP进行通信，利用SSL/TLS来加密数据包。其主要目的，是提供对网站服务器的身份认证，保护交换资料的隐私与完整性。

二、HTTPS流程

一般而言HTTPS需要基于DNS域名系统（Domain Name System），它作为将域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库，能够使人更方便地访问互联网。DNS使用UDP端口53；
当前，对于每一级域名长度的限制是63个字符，域名总长度则不能超过253个字符。

域名解析过程

操作系统会首先检查自己本地的hosts文件是否有该网址映射关系，如果有就直接调用ip地址映射完成解析；
查找本地dns解析器缓存是否有该网址映射关系，如果有就直接返回完成域名解析；
查询tcp/ip参数中设置的首选dns服务器，此服务器收到查询时，如果要查询的域名包含在本地配置区域资源中，则返回解析结果给客户机，完成域名解析；
如果该服务器缓存了此网址映射关系，则调用这个ip地址映射，完成域名解析；
根据本地dns服务器的设置进行查询，当未使用转发模式，本地dns就把请求发至13台根dns服务器，根dns服务器收到请求后会判断这个域名是谁来授权管理，并返回一个负责该顶级域名服务器的一个ip。当本地dns服务器收到这个地址后，就会找到该域名服务器，重复上面的动作进行查询直到找到该域名主机；
如果使用转发模式，此dns服务器就会把请求转发至上一级dns服务器，由上一级服务器进行解析，如此循环。

HTTP组成

协议组成：
起始行（start line），描述请求或响应的基本信息（方法&空格&url&空格&版本号&回车换行）；
头部字段（header），使用key-value形式更详细的说明报文；
消息正文（entity），实际传输的数据；
起始行和头部字段合并成为请求头或响应头，即Header；
消息正文即body，Header与body之间有一个空行（CRLF）；
请求方法：
GET获取资源，请求访问已被uri识别的资源；
POST传输实体；
PUT传输文件；
HEAD获得响应首部，与GET相同，只是不返回报文主体；
DELETE删除文件；
OPTIONS询问支持的方法，用来查询针对uri指定资源支持的方法；TRACE追踪路径，服务端将之前的请求通信环返还给客户端；CONNECT要求使用隧道协议连接代理，实现用隧道协议进行TCP通信。

TCP/UDP

TCP（Transmission Control Protocol）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层（Transport layer）通信协议，当客户端和服务端彼此传输数据前，必须先在双方之间建立连接，之后才能传输数据；
TCP协议使用超时重传、数据确认等方式来确保数据包被正确的发送；
UDP（User Datagram Protocol）是一种无连接、不可靠、基于数据包的用户数据协议；
UDP传输数据包前不需要在客户端和服务端之间建立连接，只是把包发出去；
容易丢包，效率高；
TCP连接流程：
客户端发送syn包（syn=x）到服务端，并进入SYN_SENT状态，等待服务端确认；
服务端收到syn包，必须确认客户的SYN（ack=x+1），同时自己也发送一个SYN包（syn=y），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态；
客户端收到服务端的SYN+ACK包，向服务端发送确认包ACK（ack=y+1），客户端和服务端进入ESTABLISHED（TCP连接成功）状态；
TCP断开流程：
客户端向服务端发送的报文中FIN设置为1，请求与服务端断开连接；
服务端收到FIN报文，返回确认应答包（ACK）；
服务端发送FIN报文段，请求关闭连接；
客户端想服务端发送ACK报文段，服务端收到后直接断开连接，客户端等待2ms后断开；
一般而言使用UDP时通过广播找到目标地址，然后点对点进行数据传输。

HTTPS加密流程

客户端发起一个HTTPS请求，请求服务器公钥，连接443端口，还包含此时客户端生成的随机数（Client Random）；
服务端收到请求后生成一对公私钥和一个随机数（Server Random），把公钥以数字证书的形式加上刚才生成的随机数（Server Random）返回给客户端；证书中有一个公钥（CA）来加密信息，私钥（CA）由服务端持有；
客户端收到数字证书后，先验证证书的合法性；
验证通过后，客户端生成一个随机值（pre-master），并用服务器生成的公钥加密，发给服务端；
服务端收到随机值（pre-master）后，使用私钥进行解密，通过（Client Random、Server Random、pre-master）随机数合成会话密钥（对称加密）；
双方使用该密钥对传输信息加密；
客户端和服务端相互发送摘要信息（Encrypted Handshake Message（Finishd）），使用会话密钥加密验证是否被篡改过。