为什么需要加密？HTTPS 与 TLS 加密了什么

HTTPS 加密的是「信的内容」，不是「信封」。网页内容、网址路径、Cookie、你填写的账号密码，在你和网站之间都是加密的；但你访问的网站域名（DNS 查询和握手里的 SNI）、对方的 IP 地址、访问的时间和流量大小，沿途的人仍然能看到。加密隧道在此基础上把「信封」也包了起来：沿途只能看到你在和隧道服务器通信。

1. ① 内容加密网址路径、Cookie、密码、网页内容
2. ② 地址看得见访问的域名（DNS 查询、SNI）和 IP
3. ③ 时间和大小看得见什么时候访问、传了多少数据
4. ④ 沿途的旁观者同一 Wi-Fi、运营商、网络节点
5. ⑤ 网站只有它能拆开信封、读到内容

明文传输能被谁看到？

数据从你的设备到网站，要经过一长串「中间人」：

• 同一个 Wi-Fi 里的其他人：在咖啡店、机场的开放 Wi-Fi 里，借助常见的抓包工具就能看到别人的明文流量；
• 热点和路由器的提供者：所有流量都经过他们的设备；
• 运营商：你的全部上网流量都经过运营商的网络；
• 沿途的各个网络节点：跨城、跨国的骨干网和交换中心。

如果数据是明文的（例如 http:// 开头的网站），这些人不仅能看到内容，还能篡改它：插入广告、替换下载链接、在网页里注入恶意代码。这就是现在几乎所有网站都启用 HTTPS 的原因。

用最少的数学讲清加密

对称加密：一把钥匙开一把锁

加密和解密用同一把密钥，速度很快，适合加密大量数据，常见的算法如 AES、ChaCha20。问题是：双方怎么在一个可能被偷听的网络上，安全地约定这把共同的密钥？

非对称加密：公开的锁和私藏的钥匙

每一方有一对密钥：公钥可以公开给所有人，私钥只有自己知道。用公钥加密的东西只有对应的私钥能解开；用私钥「签名」的东西，任何人都能用公钥验证确实出自私钥的主人。

更进一步，现代 TLS 用的是密钥交换（如 ECDHE）：双方各自生成一组临时参数，只交换其中可以公开的部分，就能各自算出同一把共享密钥，而旁观者即使看到了所有交换内容也算不出来。这把共享密钥就是后面对称加密用的会话密钥。

证书：证明「你就是你」

光有加密还不够，还得确认对方真的是这个网站，而不是冒充者。网站会出示一张证书，上面写着域名和网站的公钥，并由一家**受信任的证书机构（CA）**签名。浏览器和操作系统内置了这些机构的列表，能验证签名是否真实、证书是否过期、域名是否匹配。冒充者拿不到正确的证书，浏览器就会弹出警告。

HTTPS 保护了什么、仍然暴露什么

下面这张时序图把打开一个 HTTPS 网站的过程逐步展开，标出每一步沿途的旁观者能看到什么：

步骤	发生了什么	旁观者能看到
①–② DNS 查询	浏览器询问域名对应的 IP，默认走明文的 UDP	你要访问的域名，以及查到的 IP
③ TCP 握手	和网站的 IP 地址的 443 端口建立连接	网站的 IP 地址
④ ClientHello	TLS 握手的第一条消息，里面带着要访问的域名（SNI），以便服务器出示对应的证书	网站的域名（SNI 是明文的）
⑤ ServerHello	服务器回应；在 TLS 1.3 中，从证书开始的内容就已经加密	握手正在进行，看不到证书内容
⑥ 请求	网址的路径和参数、Cookie、表单、账号密码	看不到，只能看到数据大小和时间
⑦ 响应	网页内容、图片、下载的文件	看不到，只能看到数据大小和时间

总结一下：

内容	HTTPS 下是否可见
访问的网站域名	可见（DNS 查询、SNI）
网站的 IP 地址	可见
访问时间、持续多久、传了多少数据	可见
具体网址路径（如 /search?q=…）	加密
网页内容、图片、视频	加密
Cookie、登录状态、账号密码、表单	加密

加密隧道在 HTTPS 之上多保护了什么

加密隧道并不取代 HTTPS，两者是叠加的关系：网页内容先被 HTTPS 加密一次，整个连接再被隧道加密一次。加密隧道额外遮住的，正是 HTTPS 露在外面的「信封」：

内容	只用 HTTPS	HTTPS + 加密隧道
访问了哪些域名	沿途可见	沿途只看到隧道服务器
网站的 IP 地址	沿途可见	沿途只看到隧道服务器
DNS 查询	默认明文	在隧道内完成
不支持 HTTPS 的老网站、App 的明文连接	完全可见	在隧道内加密
网页内容	加密	加密

需要注意，隧道服务器这一端在解密后会看到你访问的域名，所以选择服务商时要看它是否承诺并在技术上做到不记录日志，详见 加密隧道是什么。

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