HTTPS定义

HTTPS常被定义为为HTTP over SSL，超文本传输安全协议。
以往HTTP通讯直接使用的明文传输，容易被人抓包，破解数据包，而HTTPS经由HTTP进行通信，但利用SSL/TLS来加密数据包。

HTTP的URL由“http://”起始且默认使用端口80，
HTTPS的URL由“https://”起始且默认使用端口443。

注意：

SSL(Secure Socket Layer)是netscape公司设计的主要用于web的安全传输协议。这种协议在WEB上获得了广泛的应用。
IETF机构将SSL作了标准化，即RFC2246,并将其称为TLS（Transport Layer Security），从技术上讲，TLS1.0与SSL3.0的差别非常微小。

SSL 定义

SSL是一个介于HTTP协议与TCP之间的一个可选层，为数据通讯提供安全支持。SSL协议可分为两层：

SSL记录协议（SSL Record Protocol）：它建立在可靠的传输协议（如TCP）之上，为高层协议提供数据封装、压缩、加密等基本功能的支持。
SSL握手协议（SSL Handshake Protocol）：它建立在SSL记录协议之上，用于在实际的数据传输开始前，通讯双方进行身份认证、协商加密算法、交换加密密钥等。

如果用右边的TCP/IP协议来划分，SSL是属于应用层与传输层之间的协议，如果还是用OSI七层协议划分，SSL是属于表示层与会话层的。

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SSL握手过程

SSL协议的大概原理就是通过公钥加密法，也就是说，客户端先向服务器端索要公钥，然后用公钥加密信息，服务器收到密文后，用自己的私钥解密。

以下是SSL协议握手的一个主要过程，主要分为4个阶段。

SSL客户端（也是TCP的客户端）在TCP链接建立之后，发出一个ClientHello来发起握手，这个消息里面包含了
-- Client支持的SSL协议版本；
-- Client生成的随机数c1，稍后用于生成"对话密钥"；
-- Client支持的加密方法；
-- Client支持的压缩方法；
SSL的服务器端会回应一个ServerHello，这个消息里面包含了以下内容
-- Server确认使用的加密通信协议版本；
-- Server生成的随机数s1，稍后用于生成"对话密钥"；
-- Server确认使用的加密方法；
-- Server 的SSL证书。
Client收到服务器回应以后，首先验证Server的证书是否有效，如果没问题，从证书里面取出Server的公钥，然后发送消息给Server，包含以下内容
-- Client生成的随机数c2，需要注意的是，这个随机数c2是经过Server公钥加密过的；
-- 告知Server 握手结束
Server收到Client消息后，使用私钥解密Client发过来的第二个随机数，同时也会发送握手结束的消息给Client。

此时，client和server都持有3个随机数，客户端和服务端用商定的算法利用3个随机数生成一个对话密钥（session key），随后的通信就用这个密钥进行加密解密。之所以用3个随机数，因为证书是静态的，增加随机数可以使得密钥更加有随机性。SSL协议传输过程中，使用的是由相同的3个随机数生成的对话密钥（session key），而生成的规则是client与server商议好的算法，所以这个对话密钥（session key）是相同的，这个加密方法称为对称加密。

中间人攻击

HTTPS通讯也不一定是绝对安全的，有可能会被人劫持，如路由，代理，防火墙，通常是中间人攻击。所谓中间人，就是攻击端欺骗服务端，伪造成客户端。反过来欺骗客户端，伪造成服务端。

简单过程如下

在SSL握手阶段，服务器向客户端发送公钥。
攻击者截获公钥，保留在自己手上。
然后攻击者自己生成一个【伪造的】公钥，发给客户端。
客户端收到伪造的公钥后，生成加密随机数C2发给服务器。
攻击者获得加密随机数C2值，用自己的私钥解密获得真密钥。
同时使用服务端的公钥生成一个新的C2随机数，发给服务器。
服务器用私钥解密获得假密钥。

中间人攻击一般发生在SSL握手协议中，协商密钥的时候（非对称加密阶段），中间人攻击的主要目的是要欺骗客户端，与客户端协商生成最后的对话密钥（3个随机数生成），这样客户端的数据经过这个对话密钥加密后，就可以被中间人轻易解密出来。所以中间人攻击必须得使用自己证书（包含公钥）进行握手，这样才能有自己的私钥解密出客户端发过来的随机数。

如果客户端与服务端会话初始化完成，开始进行数据通讯（对称加密阶段），想要完成中间人攻击是非常困难的。

防御中间人攻击的手段是做好证书的校验，一般来说，客户端收到了服务端下发的证书，对证书的颁发机构、有效期等进行严格校验（证书是验证服务端身份合法与否的唯一方式）:

Charles抓包原理

Charles其实是扮演一个中间人的角色，就是上述的中间人攻击。客户端选择信任并安装Charles的CA证书，否则客户端就会“报警”并中止连接。这样看来，HTTPS还是很安全的。
大概示例图如下

image.png

AFNetworking的证书校验逻辑

typedef NS_ENUM(NSUInteger, AFSSLPinningMode) {
    AFSSLPinningModeNone,
    AFSSLPinningModePublicKey,
    AFSSLPinningModeCertificate,
};

AFSSLPinningModeNone 默认值。当allowInvalidCertificates为YES时，客户端无条件信任服务器返回的证书，默认为NO，需要查询iOS包含的CA根证书列表进行校验。
AFSSLPinningModePublicKey 只验证客户端证书中包含的公钥，不验证证书的有效期等信息。
AFSSLPinningModeCertificate 不仅验证公钥，也会验证证书本身的有效期等信息

如果需要App进行抓包调试，一般需要设置Mode为AFSSLPinningModeNone。

对称加密与非对称加密

对称加密
加密端和解密端使用同样规则（简称"密钥"），这被称为"对称加密算法"，对称加密最大的问题在于如何保存和传递密钥。在SSL握手的最后步骤，两端拿到的3个随机数，使用商定的加密算法统一生产的密钥，此时两端密钥是相同的，使用此密钥对数据进行加解密，然后传输，此过程为对称加密。
非对称加密

加密和解密可以使用不同的规则，只要这两种规则之间存在某种对应关系即可，这样就避免了直接传递密钥。这种加密模式被称为"非对称加密算法"。RSA算法一直是最广为使用的"非对称加密算法"，2048位的密钥极其安全。SSL握手过程，客户端使用服务端的公钥解密随机数，服务端使用私钥解密出随机数的过程就是非对称加密。

参考

http://www.nsfocus.net/index.php?act=magazine&do=view&mid=841
https://www.jianshu.com/p/9c52693a09dc
https://www.jianshu.com/p/405f9d76f8c4

HTTPS协议的SSL握手过程