Http与Https：你应该了解的区别与优势

在日常的网络应用中，我们经常会遇到 HTTP 和 HTTPS 这两个协议。虽然它们看起来差不多，但在技术实现和安全性上却有着显著的区别。作为一名后端工程师，我将带你深入了解这两者的关键区别、优缺点，以及 HTTPS 的加密策略。

什么是 HTTP 和 HTTPS？

HTTP（超文本传输协议）是用于从 Web 服务器传输网页内容的协议。HTTP 是无状态的，意味着每次客户端请求都会被服务器视为一次全新的请求，不会保留上次请求的任何信息。HTTP 是基于 TCP/IP 协议族的应用层协议，通常运行在 80 端口。

HTTPS（超文本传输安全协议）是 HTTP 的安全版本。与 HTTP 不同，HTTPS 在传输数据时使用了 SSL/TLS 协议来加密通信数据，确保数据在传输过程中不会被窃取或篡改。HTTPS 默认使用 443 端口。

TCP/IP协议知识背景

HTTP 和 HTTPS 都依赖于底层的 TCP/IP 协议来建立可靠的网络连接。TCP（传输控制协议）负责将数据切分为包，并确保数据包的顺序正确、无误差地到达目标设备。而 IP（互联网协议）则负责为每个设备分配一个唯一的地址，并确保数据包能够准确地到达目标设备。

在使用 HTTP 或 HTTPS 进行通信时，数据从客户端通过 TCP 协议到达服务器，再由 IP 协议确保数据传输的正确路径。这个过程是非常基础和重要的，它保证了网络通信的稳定性和可靠性。

TCP/IP 握手过程

在 TCP/IP 协议中，建立连接的过程是通过 三次握手（Three-Way Handshake）来完成的。这是为了确保双方的通信通道可靠且有效。

​ 1.SYN：客户端发送请求

客户端向服务器发送一个带 SYN 标志的报文段，表示客户端希望与服务器建立连接。这时，客户端进入 SYN_SEND 状态。

​ 2.SYN-ACK：服务器响应

服务器收到客户端的请求后，会向客户端发送一个带 SYN 和 ACK 标志的报文段，表示同意建立连接，并准备好接收客户端的请求。此时，服务器进入 SYN_RECEIVED 状态。

​ 3.ACK：客户端确认

客户端收到服务器的响应后，会发送一个带 ACK 标志的报文段，表示连接建立完成。此时，客户端和服务器都进入 ESTABLISHED 状态，数据传输可以开始。

三次握手的目的是确保双方都能接收到对方的通信请求，并准备好建立连接。它通过交换序列号来确认双方的接收能力，确保数据传输的可靠性。

TCP/IP 挥手过程

TCP 连接关闭的过程是通过 四次挥手（Four-Way Handshake）来完成的。与握手过程相反，挥手过程是为了优雅地断开连接，确保双方都已经完成数据传输。

​ 1.FIN：客户端请求关闭连接

当客户端完成数据传输后，会发送一个带 FIN 标志的报文段，表示客户端希望关闭连接。此时，客户端进入 FIN_WAIT_1 状态。

​ 2.ACK：服务器响应

服务器收到客户端的 FIN 报文段后，确认关闭连接，并向客户端发送一个带 ACK 标志的报文段，表示同意关闭连接。此时，服务器进入 CLOSE_WAIT 状态。

​ 3.FIN：服务器请求关闭连接

服务器在准备好关闭连接时，会发送一个带 FIN 标志的报文段，表示服务器也希望关闭连接。此时，服务器进入 LAST_ACK 状态。

​ 4.ACK：客户端确认

客户端收到服务器的 FIN 报文段后，发送一个带 ACK 标志的报文段，表示确认关闭连接。此时，客户端进入 TIME_WAIT 状态，等待足够的时间以确保服务器收到确认报文段，然后才完全关闭连接。

四次挥手的过程是为了保证数据传输的完整性，并确保双方都能有序地关闭连接，避免出现数据丢失或连接残留的问题。

HTTP 各版本之间的差异

HTTP 协议自诞生以来经历了多个版本的演进。我们常见的版本有 HTTP/1.0、HTTP/1.1 和 HTTP/2，每个版本在性能和功能上都有所不同。

​ •HTTP/1.0：是最早的 HTTP 版本，每次请求都需要重新建立连接，这在网络延迟较高时会影响性能。

​ •HTTP/1.1：相比 HTTP/1.0，增加了持久连接（即 TCP 连接可以复用），避免了每次请求都建立新连接的问题。但仍然存在一些性能瓶颈，如头部阻塞问题。

​ •HTTP/2：这是目前最为常用的 HTTP 协议版本，采用了多路复用技术，允许在同一个连接上并行处理多个请求和响应，大大提高了性能。

HTTP与HTTPS的优缺点

HTTP的优点：

​ •简单：HTTP 协议非常简单，适用于数据传输量不大、对安全要求不高的场景。

​ •速度较快：由于不进行加密和认证，HTTP 在数据传输时速度较快。

HTTP的缺点：

​ •不安全：HTTP 数据传输是明文的，容易受到中间人攻击（MITM），不适合传输敏感信息。

​ •容易受到篡改：数据在传输过程中可能会被篡改，导致信息不完整或不正确。

HTTPS的优点：

​ •安全性高：通过 SSL/TLS 加密，HTTPS 能够确保数据在传输过程中的安全性，防止数据被窃取或篡改。

​ •身份认证：通过证书验证服务器的身份，防止假冒网站。

​ •提高用户信任：现代浏览器会标识 HTTPS 网站为安全网站，增加用户的信任感。

HTTPS的缺点：

​ •性能开销：由于涉及到加密和解密过程，HTTPS 的性能相对 HTTP 略低，特别是在高并发场景下。

​ •证书费用：虽然有免费的证书提供商，但有些高端证书依然需要付费购买。

HTTPS的加密策略

HTTPS 使用 SSL/TLS 协议进行加密。其工作原理大致如下：

​ 1.握手阶段：客户端与服务器通过 SSL/TLS 协议建立加密连接。此过程中，服务器会发送公钥证书，客户端通过公钥验证服务器的身份。

​ 2.密钥交换：客户端和服务器交换密钥（包括对称密钥），这个过程使用了公钥加密算法，保证传输的安全性。

​ 3.数据加密：在数据传输过程中，所有的信息都使用对称密钥加密，保证数据的机密性和完整性。

SSL/TLS 协议通过 公钥加密 和 对称密钥加密 的结合，确保了通信的安全性。

总结

在互联网安全日益重要的今天，HTTPS 已成为保护用户隐私和数据安全的必备协议。而 HTTP 虽然在传输速度上有一定优势，但在现代网络环境下，其不安全的特点使得它逐渐被 HTTPS 所替代。了解 HTTP 和 HTTPS 的区别，不仅有助于我们更好地理解网络通信的原理，还能帮助我们做出更好的技术选择。

希望这篇文章能帮助你更好地理解 HTTP 与 HTTPS，提升你的网络安全意识。记得，无论是搭建个人网站，还是开发生产环境中的应用，HTTPS 都是保护用户数据安全的首选！