深入解析：HTTP和HTTPS的三次握手与四次挥手

HTTP和HTTPS的握手与挥手过程详解

在网络通信中，HTTP 和 HTTPS 是常见的协议，它们分别用于无加密和加密的请求与响应过程。尽管它们的基本工作原理相似，但由于安全性要求，HTTPS需要比HTTP更复杂的步骤来确保数据传输的加密性和完整性。下面将详细解释HTTP与HTTPS的握手和挥手过程，并对两者进行对比。

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一、HTTP的三次握手过程

三次握手是客户端与服务端之间建立TCP连接的过程，确保连接的可靠性。

1. 客户端发送SYN包
   客户端向服务器发送一个 SYN（同步）包，告诉服务器它希望建立连接。此时客户端处于 SYN_SEND 状态，等待服务器的响应。
2. 服务端回应SYN-ACK包
   服务端接收到SYN包后，表示同意建立连接，于是发送一个 SYN-ACK（同步-确认）包给客户端。服务端处于 SYN_RCVD 状态。
3. 客户端回应ACK包
   客户端收到SYN-ACK包后，向服务端发送 ACK（确认）包。此时，客户端和服务端都处于 ESTABLISHED（已建立连接）状态，三次握手完成，数据传输可以开始。

HTTP的三次握手示意图：

客户端                   服务端
   |--------------------SYN------------------>|
   |<------------------SYN-ACK-----------------|
   |-------------------ACK------------------->|

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二、HTTPS的三次握手过程

HTTPS除了包含HTTP的三次握手外，还涉及到SSL/TLS协议的握手，这一过程更为复杂，主要用于确保通信的安全性。

1. 客户端发送ClientHello
   客户端向服务端发送一个 ClientHello 消息，包含其支持的加密算法（如RSA、ECDSA等）、支持的协议版本、压缩方法以及生成的随机数等信息。
2. 服务端发送ServerHello并发证书
   服务端收到ClientHello后，选择一种加密算法并返回 ServerHello 消息，发送其数字证书以便客户端验证其身份。
3. 客户端验证证书并生成PreMasterSecret
   客户端验证服务端的证书是否有效，如果有效，则生成一个 PreMasterSecret，通过服务端的公钥加密后发送给服务端。
4. 双方生成会话密钥并确认
   服务端使用私钥解密PreMasterSecret，并与客户端各自生成会话密钥。最后，双方通过 Finished 消息确认握手过程已完成，进入加密通信阶段。

HTTPS的握手示意图：

客户端                   服务端
   |------------------ClientHello---------------->|
   |<---------------ServerHello + Cert------------|
   |----------------PreMasterSecret ------------->|
   |<------------------Finished-------------------|

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三、HTTP的四次挥手过程

TCP连接的关闭需要四次挥手，以确保双方都能正确地关闭连接，避免数据丢失。

1. 客户端发送FIN包
   客户端没有数据发送时，发送一个 FIN（结束）包，告知服务端关闭连接。
2. 服务端回应ACK包
   服务端接收到FIN包后，发送一个 ACK（确认）包，表示已收到关闭请求。
3. 服务端发送FIN包
   服务端在完成数据发送后，发送一个 FIN 包给客户端，表示它也希望关闭连接。
4. 客户端回应ACK包
   客户端收到服务端的FIN包后，发送一个 ACK 包确认。此时，连接正式关闭。

HTTP的四次挥手示意图：

客户端                   服务端
   |-------------------FIN--------------------->|
   |<------------------ACK-----------------------|
   |<------------------FIN-----------------------|
   |-------------------ACK--------------------->|

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四、HTTPS的四次挥手过程

HTTPS在四次挥手的基础上还涉及到SSL/TLS协议层的关闭。过程与HTTP相似，但由于加密数据的处理，握手和挥手过程相对复杂。

1. 客户端发送关闭连接请求
   客户端发送一个关闭连接的消息，要求关闭SSL/TLS会话。
2. 服务端回应关闭连接消息
   服务端回应关闭连接的消息，表示同意断开SSL/TLS会话。
3. 服务端发送关闭连接请求
   服务端发送关闭连接的消息，告知客户端服务端即将断开连接。
4. 客户端回应关闭连接消息
   客户端回应关闭连接消息，最终完成SSL/TLS连接的断开。

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五、HTTP与HTTPS的区别与联系

项目	HTTP	HTTPS
加密	不加密，数据传输明文	使用SSL/TLS协议加密，确保数据安全性
安全性	无数据保护，容易受到中间人攻击（MITM）	使用证书进行身份验证，防止伪装与篡改数据
握手过程	三次握手，简单的TCP连接建立过程	三次握手与SSL/TLS握手结合，安全性更高
挥手过程	四次挥手，TCP连接正常关闭	四次挥手，确保加密连接断开
端口	80端口	443端口

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六、总结

• HTTP与HTTPS都依赖于TCP连接的三次握手和四次挥手过程，但HTTPS在这基础上增加了SSL/TLS协议层的加密与身份验证，确保数据传输的机密性和完整性。
• HTTPS的握手和挥手过程更为复杂，需要进行数字证书验证、密钥交换等步骤，因此它比HTTP更加安全。
• 在设计网络通信系统时，选择使用HTTP还是HTTPS取决于是否需要保障数据的安全性。如果数据传输涉及敏感信息，强烈建议使用HTTPS。