相信大多數的讀者，對這個畫面應該都不陌生吧？當前最熱門的瀏覽器 Google Chrome 從 Chrome 69 開始，會在網站使用 HTTP 作為傳輸協定時，在網址列提示使用者「不安全」，甚至出現上圖的提示畫面，藉此來要求網站開發者盡快將網站轉為透過 HTTPS 傳輸資料，甚至 在今年底的 Chrome 79，將會逐步封鎖 HTTPS 網頁中以 HTTP 下載的內容；但 HTTP 與 HTTPS 的差別到底是什麼？HTTPS 又是如何讓資料傳遞變安全的呢？
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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。
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。
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。
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，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。
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。
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：
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。
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。
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。
那麼今天的 HTTPS 淺淺談就到這邊啦；明天我們延續這個話題，來聊聊網站常見的資安問題吧！
筆者
Gary
半路出家網站工程師；半生熟的前端加上一點點的後端。
喜歡音樂，喜歡學習、分享，也喜歡當個遊戲宅。相信一切安排都是最好的路。
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