HTTPS 改造初探

2016-07-13 22:06:00

一、摘要

今年的3月开始，我们启动了 HTTPS 改造项目，并首先在微店买买和交易下单两个业务上进行试点。这次试点，一是为全站 HTTPS 改造进行全面的技术摸底，同时也是要沉淀出通用的解决方案，让后续的全站 HTTPS 快速推进。线上效果可点击链接微店买买h5，购物车h5，下单h5，或下载最新版口袋购物APP查看。

下面对项目过程中遇到的问题和一些思考，与大家分享一下。

二、缘起

决定要进行 HTTPS 改造并非一时之兴致，而是出于对现状的考虑。

一方面，在当前的网络环境下，一些问题正变得越来越突出：

运营商劫持插入广告的情况越来越严重，极度影响微店的产品品牌与用户体验
HTTP 采用明文传输，中间者借此盗取信息、篡改请求，用户隐私和安全无法保障

另一方面，HTTPS 化是未来的技术趋势。

在可见的未来，HTTP2 只在 HTTPS 环境下被支持
iOS9 要求应用程序必须采用 HTTPS 传输

我们看到，过去的一年中，HTTPS 化正逐渐被国内互联网公司所重视起来：

阿里巴巴，去年双11前实现了全站HTTPS
百度搜索，去年3月实现了全站HTTPS
豆瓣、知乎等社交网站，也实现了全站 HTTPS

三、理论

HTTPS

什么是 HTTPS ？维基百科是这样描述的， HTTPS 是一种用于计算机网络传输的安全通讯协议，也被称为 HTTP over TLS/SSL，它由 HTTP 通讯协议和基于 TLS/SSL 的加密协议组成。

SSL 最初由 Netscape 公司开发，TLS 则是 SSL 的继承者和升级版。目前 SSL 各版本都已被发现漏洞，因此不建议采用 SSL 协议实现 HTTPS，本文为了叙述方便，后面统一用 TLS 来指代 TLS/SSL。

TLS 在整个 TPC/IP 分层结构中，处于应用层 HTTP 之下，传输层 TCP 之上。它通过提供身份认证、信息隐私性、内容一致性三大特性来支持安全通讯功能。

身份认证。身份认证发生在 TLS 握手阶段，用于验证 HTTPS 证书的合法性和时间有效性。
信息隐私性。在 TLS 握手阶段，客户端和服务端会协商产生一对对称秘钥。应用数据在发送端加密，接收端解密，加密传输。由于秘钥是动态生成且只有传输双方可知，即使信息被中间人劫持，也无法恢复成原始数据，这保障了信息的隐私性。
内容一致性。发送方在发送数据前，会对数据进行内容摘要并加密生成 MAC，然后将该 MAC 一并发送出去。接收方接收到数据和MAC，通过同样的算法生成内容摘要，并解密 MAC 得到原始数据的内容摘要。通过对比两个数据摘要是否一致，来发现信息伪造、丢失、篡改的情况，保障内容一致性。

Mixed Content

在浏览器中，我们将在 HTTPS 网页中所加载的 HTTP 资源称之为 Mixed Content。W3C 规范将 Mixed Content 分成两类，Optionally-blockable Content 和 Blockable Content。

Optionally-blockable Content 是指那些危险较小，即使被中间人篡改也无大碍的资源。现代浏览器默认会加载这类资源，同时在控制台打印出警告信息。

Blockable Content 如果被中间人篡改，则会引发安全问题，浏览器必须禁止加载这类资源。在现代浏览器中，HTTPS 页面中的 JavaScript、CSS、XHR、Font、Iframe 等 HTTP 资源，都会被禁止加载，并直接在控制台打印错误信息。

HTTPS 页面中的 HTTP 资源
浏览器行为

图片、视频、音频
加载，warning

CSS
不加载，error

JavaScript
不加载，error

Iframe
不加载，error

XHR
不加载，error

Font
不加载，error

四、技术方案

了解什么是 HTTPS，什么是 Mixed Content，是我们设计技术方案的基础。下面我主要分为后端、前端（Web 与 APP）、运维三部分来说明 HTTPS 改造的技术方案。

后端改造

在进行 HTTPS 改造之前，我们每个后端业务独立拥有一套域名。此次 HTTPS 改造，引入了 VAP(vdian API Platform) 作为前后端的统一接入层。引入 VAP 之后：

后端业务系统通过 VAP 对外提供 HTTPS/HTTP 形式的接口服务，后端业务系统与 VAP 之间通过 Dubbo/HTTP 通讯。所有接口，都在 VAP 中进行统一管理和监控，提升整体技术架构的健壮性。
前端应用（Web、IOS、Android）直接向 VAP 调用服务接口，高度统一了前后端通讯机制。
所有线上接口都收敛至 vap.gw.weidian.com 域名和对应集群，降低了运维成本。

VAP 系统架构图

前端改造

从前端角度看，首先需要支持域名的 HTTPS/HTTP 双协议访问。为了让 HTTPS 改造更加规范，前端升级了前端发布系统，并进行域名收敛：

前端动态内容统一到 h5.weidian.com
静态资源CDN统一到 assets.geilicdn.com
图片CDN统一到 wd.geilicdn.com
后端接口统一到 VAP系统 vap.gw.weidian.com

域名的收敛，一方面简化了技术架构的复杂度，另一方面是出于性能考虑。在 HTTPS 场景下，多域名带来更多的 TLS 握手，会降低服务端和客户端的性能。通过域名收敛，并发挥 HTTP2/SPDY 的多路复用，能在减少 TLS 握手的同时，提升网络资源的并行下载能力，一举两得。

在代码改造上，主要分为三个场景：

如果当前资源或页面跳转只支持 HTTP 或 HTTPS 协议，则使用支持的协议
如果当前资源同时 HTTP 和 HTTPS 协议，需自动适配

静态资源的URL，采用 // 引用资源，表示遵从当前页面的协议，浏览器会进行自动补全。

动态数据中的URL，根据发起请求的协议，返回数据中的URL自动补全为请求时的协议。比如当以 HTTPS 方式发起请求，则返回的图片地址是 HTTPS 起始的，同理，如果以 HTTP 方式发起，则图片地址是 HTTP 的。

运维配置

运维同学的工作，一是购买 HTTPS 证书，二是配置服务器环境。在 HTTPS 配置上，除了关注本身的可用性，也需要留意性能和安全。

在 HTTPS 性能上，我们做了几个优化：

开启 SPDY 和 HTTP2 支持，借助多路复用提升传输性能。
开启会话复用，减少 TLS 握手的时间与性能消耗。
开启 HSTS，强制 HTTPS 访问，减少与服务端的交互。
配置完整的证书链，离线完成证书的链式认证。
开启 OCSP stapling，离线完成证书在线状态检测。

在 HTTPS 安全上，需要注意：

避免使用 SSL，并优先使用最新的 TLS 1.2 协议
选择强加密的加密套件，选择支持前向安全性的加密套件

如果你对自己的配置不太放心，可以到 ssllabs 对当前网站的 HTTPS 配置进行检测和评分，以下是我们四个域名的 HTTPS 评分。

域名
SSL 配置评分

h5.weidian.com
A

vap.gw.weidian.com
A

assets.geilicdn.com
A-

wd.geilicdn.com
A-

稳定性考虑

出于升级过程中的稳定性考虑，需要保证 HTTPS/HTTP 两套逻辑同时在线上保持可用。一旦 HTTPS 环境下出现不可解决的问题，能够快速降级到 HTTP。

小流量方案。对于重要业务，采用小流量的方案，逐步将 HTTP 流量引导成 HTTPS 流量。一旦出现问题，直接将 HTTP 流量切换 100%，就能快速降级。

快速切换开关。APP 通过下发配置项，能实时控制 APP 采用 HTTPS 或者 HTTP 协议；对于 H5 来说，则是通过运维修改 nginx 配置，返回 302 重定向，来实现全站流量的降级或升级。

五、收获和展望

经过此次 HTTPS 改造，我们的收获是

解决运营商内容劫持和中间人劫持的问题，提升用户体验，保障用户的通讯安全。
积累出前后端一整套的 HTTPS 化解决方案，让新业务和现有业务快速支持 HTTPS。
前后端统一接入层 VAP 的引入，让整体技术架构拥有更好的扩展性。

目前遇上的一些挑战和规划：

域名劫持问题。在上线 HTTPS 后，我们发现在部分区域存在运营商域名劫持的情况。短期内我们是通过协议降级和运营商投诉进行了解决；长期来说，则会通过HTTPDNS和运维能力的提升，优先去规避域名劫持，其次是提升快速发现和响应的能力。
全站 HTTPS 改造的落地。计划在8月底，让线上的原有业务和新业务全部走 HTTPS 流量。然后再稳定一段时间后，我们的开发和测试环境将只采用 HTTPS ，不再支持 HTTP。
VAP 后续会持续提升稳定性、性能、安全性、易用性等方面，发挥出更大的技术价值。
性能优化的最佳实践。随着移动端对 SPDY 和 HTTP2 的支持度越来越高，客户端在网络请求并发上拥有更大的优势，我们将持续做一些小实验与观察，以沉淀出性能的最佳实践方案。下图是我们现有的性能数据情况，可以看到仍然存在很大的优化空间。

最后再总结一句，HTTPS改造既是一个很大的技术挑战，同时也是一个很好的机会。借助这个机会，让我们能及时还清技术债务，使技术架构更加清晰和明朗，来更快速地支持业务的飞速发展。如果你对 HTTPS 有兴趣，或者有独到的见解和建议，欢迎沟通交流，另外我们还招人https://segmentfault.com/o/weidian/jobs。

关键字：html5, https, tls, vap

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