HTTP 協定以明文方式傳輸數據，在網路中傳輸時可能遭受竊聽、篡改或冒充攻擊，安全性較低，有資料外洩風險；
HTTPS 協定基於 HTTP 協定增加了 SSL 安全層，透過加密通道傳輸數據，安全性更高。
通常，HTTPS 協定主要實現以下兩類功能：
資料傳輸加密： 透過 HTTPS 傳輸的資料始終以加密形式存在，確保資訊安全；
身份認證： HTTPS 支援單向認證和雙向認證。單向認證用於驗證服務端的真實性，雙向認證則同時驗證服務端和用戶端的合法性。
在實際的企業應用中，HTTPS 的使用方式主要包括：
利用 HTTPS 的資料加密能力，啟用單向認證驗證服務端的合法性，客戶端認證則採用其他方式，例如 Bearer 認證。 miniblog 專案採用的正是這種方式；
利用 HTTPS 的資料加密能力，同時透過雙向認證驗證服務端和客戶端的合法性。
由於 CA 認證和 HTTPS 認證流程經常在面試中被考察，同時 miniblog 在啟用 HTTPS 服務時需要理解相關內容。接下來，本課程將對這兩部分進行詳細介紹。
一、什麼是 HTTPS？
HTTPS 是 HTTP（超文本傳輸協定）的安全版本。它透過在 HTTP 和傳輸層之間加入 SSL/TLS（安全通訊端層/傳輸層安全協定）來確保通訊安全。相較於 HTTP，HTTPS 增加了三項核心功能：
資料加密：透過加密技術，確保通訊內容不會被第三方竊聽；
身份驗證：透過伺服器憑證驗證伺服器身份，防止中間人攻擊；
校驗資料是否在傳輸過程中被竄改。
使用 HTTPS 後，資料從客戶端到伺服器的整個過程都被加密保護，只有通訊雙方才能解碼資料。
二、認識 CA 證書
CA 憑證的內容較多，可從以下四個面向掌握 CA 憑證相關知識：
CA 憑證相關名詞；
CA 憑證簽發流程；
CA 證書認證流程；
CA 憑證簽發實戰。
1. CA 憑證相關名詞
CA 憑證涉及眾多名詞，以下整理了一些核心名詞，供參考：
(1) CA： 數位憑證認證機構（Certificate Authority，簡稱 CA），是負責發放和管理數位憑證的權威機構，作為受信任的第三方，承擔公鑰體系中公鑰合法性檢驗的職責；
(2) CA 證書： CA 證書是由 CA 簽發的數位證書，其格式可能有所不同，目前最常使用的是 X.509 證書格式；
(3) 公鑰與私鑰： 公鑰（Public Key）和私鑰（Private Key）是一對金鑰，透過特定演算法產生。公鑰是金鑰對中公開的部分，通常用於加密會話金鑰、驗證數位簽章或加密需透過對應私鑰解密的資料；私鑰則是非公開的部分；
(4) 加密演算法： 可以使用多種加密演算法對資料進行加密。常見的加密演算法包括以下兩類：
(5) 對稱加密： 只有一個金鑰進行加密和解密，金鑰相同且加解密速度較快。典型的對稱加密演算法包括 DES 和 AES 等；
(6) 金鑰以成對形式出現（公鑰和私鑰），公鑰和私鑰互為匹配，且無法透過公鑰推導出私鑰，反之亦然。公鑰用於加密時需透過私鑰解密，私鑰用於加密時需透過公鑰解密。與對稱加密相比，其速度較慢。典型非對稱加密演算法包括 RSA 和 DSA 等。
(7) X.509 證書編碼格式： X.509 證書可能採用不同的編碼規則。目前編碼格式主要包括以下兩種：
PEM（Privacy Enhanced Mail）： 文字格式，文件後綴為 .pem，以 -----BEGIN XXXXXX----- 開頭，-----END XXXXXX----- 結尾，內容為 BASE64 編碼。多用於 Apache 和 UNIX 伺服器；
DER（Distinguished Encoding Rules）： 二進位格式，檔案後綴為 .der，不可讀。多用於 Java 和 Windows 伺服器。
(8) X.509 憑證檔案後綴：X.509 憑證的檔案後綴不一定是 .pem 或 .der，以下是常見類型：
CRT（.crt）： 代表 Certificate，意為證書，常見於 UNIX 系統，可能採用 PEM 或 DER 編碼，大多數為 PEM 編碼；
CER（.cer）： 代表 Certificate，意為證書，常見於 Windows 系統，可能採用 PEM 或 DER 編碼，大多數為 DER 編碼；
KEY（.key）： 通常存放公鑰或私鑰，雖非 X.509 證書，但其編碼格式可能為 PEM 或 DER；
CSR（.csr）： Certificate Signing Request，即憑證簽署請求。 CSR 不是證書，而是向權威證書頒發機構申請簽署證書的請求，主要包含一個公鑰及附加資訊。在產生申請時，會同時產生一個私鑰，需自行妥善保管，無需提交給 CA 機構。
需要特別注意的是，如果憑證檔案的後綴是.pem 或.der，在檔案名稱中應體現文件所屬類別，例如：server-key.pem 表示私鑰文件，server-crt.pem 表示憑證檔案。
為了更了解 CA 相關內容，接下來將以 CA 的簽發流程為主線，在介紹流程的同時，闡述相關概念，CA 的認證流程其實也是 HTTPS 的認證流程。
2. CA 憑證的簽發流程
CA 憑證認證流程如下圖所示：
上圖所示的流程解釋如下：
(1) 服務端向第三方機構 CA 提交公鑰、組織資訊、個人資訊（如網域名稱）等內容並申請認證（無需提交私鑰）；
(2) CA 透過線上、線下等多種手段驗證申請者提供資訊的真實性，例如確認組織是否存在、企業是否合法、是否擁有網域的所有權等；
(3) 若資訊審核通過，CA 會發給申請者認證文件（證書）：
憑證包含以下資訊：申請者的公鑰、組織資訊和個人資訊、簽發機構 CA 的資訊、憑證有效期限、憑證序號等明文訊息，同時也包含一個簽章；
簽章的產生演算法：首先，使用雜湊函數計算明文資訊的資訊摘要，然後，採用 CA 的私鑰對資訊摘要進行加密，產生的密文即為簽章。
(4) 客戶端向服務端發出請求後，服務端返回服務端的憑證檔案；
(5) 用戶端讀取服務端憑證中的明文訊息，並使用相同的雜湊函數計算資訊摘要。隨後，利用對應 CA 的公鑰解密簽名資料並對比資訊摘要。如果兩者一致，則可以確認憑證的合法性，即公鑰合法。同時，客戶端也需驗證憑證中的網域資訊、有效期限等內容。客戶端通常內建信任 CA 的根證書（包含公鑰），如果 CA 不被信任，則無法找到對應 CA 的證書，該證書將被判定為非法；
(6) 用戶端產生一個隨機數 R，並用服務端憑證中的公鑰加密後傳送給服務端。服務端使用其私鑰解密取得隨機數 R，隨後雙方使用對稱加密演算法進行資料交換。
3. CA 認證流程
CA 憑證的認證分為單向認證和雙向認證。在實際開發中，可依需求自行選擇：
單向認證：適用於無需在通訊層對使用者身分進行驗證的場景，一般在應用邏輯層保證使用者的合法登入。單向認證也是企業應用中，使用最多的認證方式；
雙向認證：要求通訊雙方相互驗證身分。例如，在企業應用服務之間存在互調關係時，可能需要對通訊雙方進行身份驗證。
(1) 單向認證流程
單向認證流程如下圖所示。
上圖 已經清楚的展示了單向流程的步驟，這裡不再詳解。需要注意的是第 3 步使用的是 CA 機構憑證（根憑證）的公鑰來解密簽章。
透過上述單向認證流程可以看出，整個流程需要以下三個憑證檔案：根憑證、伺服器端公鑰憑證、伺服器端私鑰檔案。
(2) 雙向認證流程
單向認證僅驗證了服務端的身份。如果有人冒充客戶端，該如何因應？此時可以採用雙向認證。
雙向認證 SSL 握手過程與單向認證有所不同，其大部分步驟與單向認證流程相同。但在客戶端成功驗證伺服器後，新增了伺服器驗證客戶端的流程步驟。雙向認證流程如下圖所示。
透過上述雙向認證流程可以看出，整個雙向認證過程需要 5 個憑證檔案：根憑證、伺服器端公鑰憑證、伺服器端私鑰檔案、用戶端公鑰憑證、用戶端私鑰檔案。
4. CA 證書簽發實戰
CA 證書由權威的 CA 機構簽發，其簽發流程較為複雜且費用較高。在後端應用開發中，通常由開發或維運人員自行產生根證書及其私鑰，並扮演 CA 的角色，負責為其他服務端和用戶端簽發證書，此類證書也稱為自簽證書。
在企業應用程式開發中，可以使用 openssl 工具來簽發根憑證、服務端憑證和用戶端憑證。使用 openssl 工具簽發憑證具體包括以下幾個步驟：
簽發根證書和私鑰；
產生服務端憑證；
產生客戶端憑證；
(1) 步驟一：簽發根憑證和私鑰
簽發根憑證和私鑰包括以下 3 步驟操作：產生根憑證私鑰、產生請求檔、產生根憑證。
① 產生根憑證****私鑰
使用以下命令產生根憑證私鑰：
genrsa 子指令主要用於產生 RSA 私鑰。命令列格式：openssl genrsa [args] [numbits]。涉及參數說明如下：
-out file：將產生的私鑰儲存至指定的檔案；
numbits：指定產生私鑰的大小，預設為 2048。
② 產生請求文件
使用證書私鑰產生請求文件，命令如下：
req 子指令主要用於建立憑證要求文件，其命令列格式為：openssl req [options] <infile> outfile。參數說明如下：
-new：建立新的憑證要求檔；
-key file：指定建立憑證要求所使用的私鑰檔案；
-out arg：指定輸出檔路徑；
-subj arg：設定或修改憑證要求中的主體資訊。
證書請求的主體資訊選項說明如下：
CN(Common Name)：指定憑證中識別身分的名稱，該名稱必須唯一。通常填寫需要申請 SSL 憑證的網域（domain）或子網域（subdomain）；
C(Country)： 國家代碼；
ST(State)： 州或省；
L(Locality)： 城市；
O(Organization)： 組織名稱；
OU(Organizational Unit)： 組織單位名稱。
③ 產生根證書
執行以下命令產生根證書：
x509 指令主要用於建立和修改 x509 證書，其命令列格式如下：openssl x509 [options] <infile> outfile。參數說明如下：
-in arg：指定輸入文件，預設為標準輸入；
-out arg：指定輸出文件，預設為標準輸出；
-req：指定輸入檔為憑證要求；
-signkey arg：指定用於自簽署的私鑰檔案；
-CA arg：設定 CA 文件，必須為 PEM 格式；
-CAkey arg：設定 CA 私鑰文件，必須為 PEM 格式；
-CAcreateserial：建立序號檔案。
(2) 步驟二：產生服務端憑證
執行以下命令來產生服務端憑證：
在上述指令中，rsa 子指令主要用於處理 RSA 公私鑰檔。命令列格式：openssl rsa [options] <infile> outfile。涉及參數說明如下：
-in arg： 指定輸入檔；
-pubout：指定輸出檔為公鑰，預設為私鑰；
-out arg：指定輸出檔。
(3) 步驟三：產生客戶端憑證
執行以下命令來產生客戶端證書：
