百度于2015年完成全站HTTPS改造，此舉標(biāo)志著大型網(wǎng)站在網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域的重大實(shí)踐。本文將深入剖析HTTPS協(xié)議的核心原理，并結(jié)合百度的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，探討全站HTTPS部署的技術(shù)細(xì)節(jié)與實(shí)際意義。

前言

百度已全面上線全站HTTPS安全搜索，默認(rèn)將HTTP請(qǐng)求跳轉(zhuǎn)至HTTPS。本文重點(diǎn)闡述HTTPS協(xié)議的技術(shù)架構(gòu)，并簡要分析全站HTTPS部署的戰(zhàn)略價(jià)值，旨在為大型網(wǎng)站的安全升級(jí)提供參考。

HTTPS協(xié)議概述

HTTPS協(xié)議可視為HTTP協(xié)議與TLS（傳輸層安全協(xié)議）的結(jié)合體。HTTP協(xié)議作為萬維網(wǎng)的基礎(chǔ)通信協(xié)議，廣泛應(yīng)用于各類Web應(yīng)用與網(wǎng)站；而TLS協(xié)議則負(fù)責(zé)在傳輸層提供數(shù)據(jù)加密、身份認(rèn)證及完整性校驗(yàn)功能，其前身為SSL協(xié)議，最早由Netscape公司于1995年發(fā)布，1999年經(jīng)IETF標(biāo)準(zhǔn)化后更名為TLS。HTTP與TLS在協(xié)議棧中的位置及TLS協(xié)議組成結(jié)構(gòu)如圖1所示，TLS協(xié)議主要由應(yīng)用數(shù)據(jù)層協(xié)議、握手協(xié)議、報(bào)警協(xié)議、加密消息確認(rèn)協(xié)議及心跳協(xié)議五部分構(gòu)成，各層協(xié)議數(shù)據(jù)均通過record協(xié)議封裝傳輸。

當(dāng)前主流HTTP協(xié)議版本為HTTP1.1，TLS協(xié)議常用版本包括TLS1.2、TLS1.1、TLS1.0及SSL3.0。需注意的是，SSL3.0因POODLE攻擊已被證實(shí)存在安全風(fēng)險(xiǎn)，盡管仍有不足1%的瀏覽器在使用；TLS1.0也存在RC4和BEAST等漏洞。相比之下，TLS1.2與TLS1.1暫無已知安全漏洞，且通過多項(xiàng)擴(kuò)展優(yōu)化了性能與速度，推薦優(yōu)先部署。TLS1.3作為下一代協(xié)議，預(yù)計(jì)在安全性與傳輸效率上實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍，目前尚無明確發(fā)布時(shí)間；與此同時(shí)，HTTP2協(xié)議已正式定稿，其基于SPDY協(xié)議演化，將顯著提升應(yīng)用層數(shù)據(jù)傳輸效率。

HTTPS功能介紹

百度部署HTTPS的核心目標(biāo)在于保護(hù)用戶隱私、抵御流量劫持。HTTP協(xié)議采用明文傳輸，用戶數(shù)據(jù)在瀏覽器與服務(wù)器間的傳輸過程中，可能被WIFI熱點(diǎn)、路由器、防火墻等中間節(jié)點(diǎn)嗅探、竊取甚至篡改。例如，用戶搜索關(guān)鍵詞“蘋果手機(jī)”時(shí)，中間者可獲取隱私信息并實(shí)施騷擾；或通過篡改頁面植入惡意廣告，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致用戶無法正常訪問。

HTTPS協(xié)議通過三大核心功能有效對(duì)抗上述威脅：其一，內(nèi)容加密，確保瀏覽器與服務(wù)器間數(shù)據(jù)以密文傳輸，中間者無法直接窺探原始信息；其二，身份認(rèn)證，通過數(shù)字證書驗(yàn)證服務(wù)端身份，防止DNS劫持導(dǎo)致的訪問偽造；其三，數(shù)據(jù)完整性，借助哈希算法與數(shù)字簽名保障數(shù)據(jù)在傳輸過程中未被篡改。

HTTPS原理介紹

##### 內(nèi)容加密

加密算法分為對(duì)稱加密與非對(duì)稱加密。對(duì)稱加密采用相同密鑰加解密，強(qiáng)度高但密鑰管理復(fù)雜；非對(duì)稱加密通過公私鑰對(duì)實(shí)現(xiàn)，安全性高但計(jì)算開銷大。HTTPS結(jié)合兩者優(yōu)勢(shì)：通過非對(duì)稱密鑰交換算法（如RSA、ECDHE）協(xié)商對(duì)稱密鑰，再以對(duì)稱加密傳輸應(yīng)用數(shù)據(jù)，兼顧安全與性能。

非對(duì)稱密鑰交換是HTTPS性能瓶頸的關(guān)鍵來源。RSA算法歷史悠久、安全性高，但依賴大素?cái)?shù)運(yùn)算，資源消耗較大；ECDHE算法基于橢圓曲線，僅需較短密鑰即可達(dá)到同等安全強(qiáng)度，支持前向保密（PFS）及false start優(yōu)化，但實(shí)現(xiàn)復(fù)雜且需兼容性考量。實(shí)際部署中，建議優(yōu)先支持RSA與ECDHE_RSA，兼顧安全性與客戶端兼容性。

對(duì)稱加密方面，流式加密已棄用RC4，推薦ChaCha20算法；分組加密宜采用AES-GCM模式，避免CBC模式的BEAST攻擊，但需注意移動(dòng)端性能開銷。

##### 身份認(rèn)證

身份認(rèn)證依托PKI（公鑰基礎(chǔ)設(shè)施）體系，涵蓋終端實(shí)體、CA（證書簽發(fā)機(jī)構(gòu)）、RA（注冊(cè)審核機(jī)構(gòu)）、CRL發(fā)布者及證書庫等角色。數(shù)字證書（X509v3格式）包含待簽名證書內(nèi)容、簽名算法及簽名值，兼具身份授權(quán)與公鑰分發(fā)功能。其防偽依賴數(shù)字簽名：CA通過私鑰對(duì)證書摘要加密，客戶端以CA公鑰解密并驗(yàn)證，確保證書真實(shí)性。

##### 數(shù)據(jù)完整性

數(shù)據(jù)完整性通過哈希算法實(shí)現(xiàn)，需避免使用已存在碰撞風(fēng)險(xiǎn)的MD5及SHA1，推薦SHA-256等更安全的算法。微軟與Google已明確計(jì)劃逐步淘汰SHA1簽名證書，以提升數(shù)據(jù)傳輸安全性。

HTTPS使用成本

HTTPS部署成本可控：證書費(fèi)用方面，中小網(wǎng)站可選用低價(jià)甚至免費(fèi)方案（如Let’s Encrypt），企業(yè)級(jí)證書年費(fèi)通常在數(shù)千至數(shù)萬元；性能影響可通過協(xié)議優(yōu)化（如TLS1.3、HTTP2）及硬件加速緩解，百度實(shí)踐表明，合理配置下HTTPS訪問速度可媲美HTTP；機(jī)器成本方面，非對(duì)稱密鑰交換雖消耗CPU資源，但通過算法選型與集群擴(kuò)展，可避免大規(guī)模硬件投入。

后記

全站HTTPS已成為全球互聯(lián)網(wǎng)安全趨勢(shì)，百度作為國內(nèi)首個(gè)實(shí)現(xiàn)全站HTTPS的大型搜索引擎，為行業(yè)樹立了標(biāo)桿。當(dāng)前中文HTTPS技術(shù)資料相對(duì)匱乏，本文系統(tǒng)梳理了協(xié)議核心原理與實(shí)踐要點(diǎn)，后續(xù)將圍繞性能優(yōu)化、架構(gòu)設(shè)計(jì)及安全防護(hù)展開深入探討，助力國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)安全升級(jí)。