网络传输过程

https传输过程

客户端发起HTTPS请求

操作：用户在浏览器输入 https://www.example.com
技术细节：
客户端向服务器443端口发起TCP连接
发送Client Hello消息（包含支持的TLS版本、加密套件、客户端随机数）
安全意义：建立安全通信的起点

服务器返回数字证书

操作：服务器响应并发送数字证书
技术细节：
包含公钥A（通常为RSA/ECC公钥）
证书包含：域名、有效期、颁发机构、公钥信息
示例证书结构：
plaintext
证书版本：v3
序列号：00:aa:bb:cc...
签名算法：sha256WithRSA
颁发者：CN=DigiCert Global CA
有效期：2023-01-01 至 2024-12-31
主体：CN=www.example.com
公钥：RSA 2048位
X509v3扩展：
Subject Alternative Name: DNS:example.com
安全意义：提供服务器身份凭证

客户端验证证书

操作：客户端验证证书合法性
验证流程：
检查证书有效期
验证证书链（从服务器证书→中间CA→根CA）
检查CRL/OCSP吊销状态
验证域名匹配（防止钓鱼网站）
验证失败处理：
浏览器显示警告（如NET::ERR_CERT_INVALID）
用户可选择是否继续访问

生成会话密钥

操作：客户端生成随机对称密钥
技术细节：
生成256位随机数（称为Pre-Master Secret）
在TLS 1.3中称为"Shared Secret"
结合客户端随机数、服务器随机数生成最终会话密钥
math
会话密钥 = HKDF_Expand(
HKDF_Extract(Pre-Master, "TLS Key"),
ClientRandom + ServerRandom,
32
)
安全意义：确保每次会话使用唯一密钥

加密传输会话密钥

操作：用公钥A加密会话密钥
技术细节：
使用RSA加密：Ciphertext = (KEY^e) mod n
或使用ECDH密钥交换（更安全的前向保密）
TLS 1.3中默认使用ECDHE密钥交换
安全意义：防止中间人获取对称密钥

服务器解密会话密钥

操作：服务器用私钥B解密
技术细节：
RSA解密：KEY = (Ciphertext^d) mod n
此时双方拥有相同的会话密钥
安全意义：建立端到端的加密通道基础

切换加密模式

操作：双方发送ChangeCipherSpec
技术细节：
客户端→服务器：ChangeCipherSpec通知
服务器→客户端：ChangeCipherSpec响应
启用协商好的加密套件（如AES_256_GCM）
安全意义：正式启用加密通信

加密数据传输（客户端→服务器）

操作：客户端发送加密的HTTP请求
技术细节：
python
# 加密过程
ciphertext = AES_GCM_encrypt(
key=会话密钥,
plaintext="GET / HTTP/1.1...",
nonce=随机数,
auth_data=附加数据
)
实际数据包：
hex
17 03 03 00 30   # TLS头部
01 02 03 ... 3A  # 加密后的应用数据
60 7B 91 A5      # 认证标签(GCM)

加密数据传输（服务器→客户端）

操作：服务器返回加密的HTTP响应
技术细节：
使用相同会话密钥解密请求
生成加密响应：
python
response = "HTTP/1.1 200 OK..."
encrypted_res = AES_GCM_encrypt(key, response)
性能优化：
TLS会话恢复（Session Tickets）
0-RTT数据（TLS 1.3特性）

连接关闭

操作：加密通信结束
技术细节：
发送加密的close_notify警报
安全关闭TCP连接
安全意义：防止截断攻击
关键安全机制总结：
双阶段加密：
非对称加密：安全传输会话密钥（RSA/ECDH）
对称加密：高效加密业务数据（AES/ChaCha20）
证书信任体系：
三级验证（服务器证书→中间CA→根CA）
OCSP在线证书状态检查
前向保密（PFS）：
ECDHE密钥交换
每次会话生成唯一密钥
即使私钥泄露，历史会话仍安全
完整性保护：
HMAC-SHA256消息认证
AEAD模式（如AES-GCM）内置完整性校验

DNS传输过程

客户端发起DNS查询

操作：用户在浏览器输入域名（如 www.example.com）
技术细节：
生成DNS查询报文（UDP 53端口）
报文结构：
plaintext
Header:
ID: 0x4d20      // 随机事务ID
Flags: RD=1      // 递归查询请求
Questions: 1
Question Section:
QNAME: www.example.com
QTYPE: A        // 请求IPv4地址
QCLASS: IN      // Internet类
协议选择：
默认使用UDP（报文<512字节）
大响应自动切换TCP

解析器检查缓存

操作：本地DNS解析器查询缓存
检查内容：
浏览器DNS缓存
操作系统DNS缓存
路由器DNS缓存
ISP DNS服务器缓存
缓存时效：
根据TTL（Time to Live）值决定
典型TTL值：
根域名：48小时
TLD域名：24小时
主机记录：5分钟-1小时

查询根DNS服务器

操作：解析器向根DNS服务器发起查询
技术细节：
全球13组根服务器（a.root-servers.net ~ m.root-servers.net）
响应包含TLD服务器信息：
plaintext
Authority Section:
com.    172800  IN  NS  a.gtld-servers.net.
com.    172800  IN  NS  b.gtld-servers.net.
Additional Section:
a.gtld-servers.net.  A  192.5.6.30
b.gtld-servers.net.  A  192.33.14.30
关键点：根服务器不返回最终IP，只引导至正确TLD

查询顶级域（TLD）DNS

操作：解析器向.com TLD服务器查询
技术细节：
TLD服务器管理特定后缀（.com, .org, .cn等）
响应包含权威DNS信息：
plaintext
Authority Section:
example.com.  86400  IN  NS  ns1.example.com.
example.com.  86400  IN  NS  ns2.example.com.
Additional Section:
ns1.example.com.  A  192.0.2.1
ns2.example.com.  A  192.0.2.2

查询权威DNS服务器

操作：解析器向域名注册的权威DNS查询
技术细节：
权威服务器持有最终DNS记录
返回A记录（IPv4）或AAAA记录（IPv6）：
plaintext
Answer Section:
www.example.com.  300  IN  A  93.184.216.34
www.example.com.  300  IN  A  93.184.216.35  // 可能多个IP
记录类型：
A：IPv4地址
AAAA：IPv6地址
CNAME：别名记录（如www→example.com）
MX：邮件服务器
TXT：文本验证信息

缓存并返回结果

操作：解析器缓存结果并返回客户端
缓存机制：
分层缓存：本地→ISP→公共DNS
缓存污染防护：
随机事务ID（16位）
随机源端口（DNS over TCP）
响应报文：
plaintext
Header:
ID: 0x4d20
Flags: QR=1, RA=1  // 响应+递归可用
Answer RRs: 1
Answer Section:
www.example.com.  300  IN  A  93.184.216.34

客户端建立连接

操作：客户端使用IP建立TCP连接
后续流程：
TCP三次握手
如果是HTTPS：TLS握手
HTTP请求/响应
关键点：DNS只负责域名→IP转换，不参与后续通信