安全特性：
任何一套安全的通訊系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸過程中至少具備以下三個特性：
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1，驗證來源的合法性
2，保證數(shù)據(jù)的完整性
3，保證數(shù)據(jù)的私密性
對稱加密：
對數(shù)據(jù)的私密性要求，我們可以通過對數(shù)據(jù)進行加解密來完成。如下圖所示：
數(shù)據(jù)加密(encryption):使用一個密鑰(key)并通過一種加密算法將明文(plaintext)
加密成密文(ciphertext)。
數(shù)據(jù)解密(decryption):是數(shù)據(jù)加密的逆向過程。通過密鑰將密文解密成明文。
注：圖中加解密的Key可以是同一個密鑰，也可以是不同的密鑰。
根據(jù)加解密Key的不同將加密體系分為兩種：
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1，對稱加密
特點：使用同一個密鑰進行加解密
優(yōu)點: 加密速度快
缺點：秘鑰傳遞問題
常見的對稱加密算法有：DES，3DES，AES等
2，非對稱加密
特點：數(shù)據(jù)傳輸雙方事先都必須產(chǎn)生一對密鑰
一個稱為公鑰
一個稱為私鑰
公鑰加密的數(shù)據(jù)，只有對應的私鑰才能解密
私鑰加密的數(shù)據(jù)，只有對應的公鑰才能解密
優(yōu)點：解決了秘鑰傳遞問題
缺點：加密速度慢
常見的非對稱加密算法有：RSA，DH等
對稱加密圖例：
圖注: 發(fā)送方利用自己的密鑰(Key)對明文數(shù)據(jù)進行加密；
接收方必須得到發(fā)送方的密鑰(Key)；
接收方利用發(fā)送方的密鑰對密文進行解密；
如果密鑰在傳輸過程中被第三方獲悉，那此次加密的私密性得不得保障。
對稱加密openssl實現(xiàn)：
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加密數(shù)據(jù)：
格式：openssl enc -ciphername -k password -in file1 -out file2
說明：
enc 加密關鍵字
-ciphername 指定加密算法
-k 指定口令關鍵字
password 口令
-in 指定輸入文件(file1)
-out 指定輸出文件(file2)
解密數(shù)據(jù)：
格式：openssl enc -ciphername -k password -d -in file -out file2
說明：-d 解密
其他參數(shù)同上
openssl支持的加密算法：DES,DES3,RC2,RC5,AES256等
實例：
加密：
openssl enc -des3 -k 123456 -in test.txt -out test.bin
解密：
openssl enc -des3 -k 123456 -d -in test.bin -out test1.txt
非對稱加密：
非對稱加密圖例：
圖注：首先通訊雙方都產(chǎn)生一對密鑰；
數(shù)據(jù)發(fā)送方得到數(shù)據(jù)接收方的公鑰；
數(shù)據(jù)發(fā)送方利用數(shù)據(jù)接收方的公鑰對數(shù)據(jù)進行加密；
數(shù)據(jù)接收方利用自己的私鑰對加密數(shù)據(jù)進行解密；
數(shù)據(jù)接收方最終得到明文的數(shù)據(jù)。
任何一方得到接收方的公鑰，也解密不了傳輸中的數(shù)據(jù)。
非對稱加密openssl實現(xiàn)：
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產(chǎn)生密鑰對：
格式：openssl genrsa -out file 1024
openssl rsa -in file -pubout
說明：
genrsa 使用rsa算法產(chǎn)生密鑰
-out 指定輸出文件
1024 指定算法強度 單位bit
rsa 使用rsa算法產(chǎn)生密鑰
-in 指定輸入文件
-pubout 從私鑰中提取公鑰
使用公鑰加密數(shù)據(jù):
格式： openssl rsautl -in file -out file -inkey file -pubin -encrypt
說明：
rsautl 使用rsautl對文件進行加密
-in 指定輸入文件(需要被加密的文件)
-inkey 指定輸入密鑰文件
-pubin 指定-inkey輸入的是一個公鑰文件
-encrpt 表示加密
使用私鑰解密：
格式： openssl rsautl -in file -out file -inkey file -decrypt
說明：
-inkey 指定輸入密鑰文件(這里應該是私鑰文件)
-decrypt 表示解密
其他同上
實例：
產(chǎn)生密鑰對：
openssl genrsa -out priv.key 1024 //產(chǎn)生私鑰
openssl rsa -in priv.key -pubout > pub.key //提取公鑰
使用公鑰加密數(shù)據(jù)：
openssl rsautl -in test.txt -out test.bin -inkey pub.key -pubin -encrypt
使用私有解密：
openssl rsautl -in test.bin -out test2.txt -inkey priv.key -decrypt
總結：雖然非對稱加密體系實現(xiàn)了密鑰交換的問題，但其本身算法實現(xiàn)復雜導致其加密速度慢。
于是在使用中，人們一般將對稱加密和非對稱加密二者結合起來使用。
對稱與非對稱結合：
混合使用之加密圖解：
圖注：首先發(fā)送方利用一個隨機數(shù)產(chǎn)生了一個對稱密鑰(session key);
發(fā)送方利用這個session key對數(shù)據(jù)進行加密；
發(fā)送方拿著接收方的公鑰對這個session key進行加密；
發(fā)送方將加密好的數(shù)據(jù)和加密好的session key發(fā)送給接收方；
這種方法既保證了加密速度，又保證了加密密鑰的安全傳送。
混合使用之解密圖解：
圖注：接收方接收到加密的數(shù)據(jù)和加密的session key；
接收方利用自己的私鑰解密加密的session key；
接收方再利用已解密的session key來解密加密的數(shù)據(jù)文件；
接收方最終得到了明文的數(shù)據(jù)。
總結：雖然混合使用對稱加密和非對稱加密之后，既保證了加密速度，又保證了加密密鑰的安全傳送。
但是始終沒辦法保證來源的合法性。這時候就需要用到數(shù)字簽名(Digital Signature)。
數(shù)字簽名：
數(shù)字簽名圖解：
圖注：發(fā)送方使用自己的私鑰加密數(shù)據(jù)文件(數(shù)字簽名)；
接收方接收到這個數(shù)字簽名文件；
接收方使用發(fā)送方的公鑰來解密這個數(shù)字簽名文件；
如果能夠解開，則表明這個文件是發(fā)送方發(fā)送過來的；
否則為偽造的第三方發(fā)送過來的。
對于發(fā)送方來講這種簽名有不可否認性。
數(shù)字簽名openssl實現(xiàn)：
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產(chǎn)生密鑰對：
格式：openssl genrsa -out file 1024
openssl rsa -in file -pubout
使用私鑰完成簽名：
格式：openssl rsautl -in file -out file -inkey file -sign
說明：
-inkey 后面跟私鑰
-sign 表示簽名
使用公鑰校驗簽名：
格式：openssl rsautl -in file -out file -inkey file -pubin -verify
-inkey 后面跟公鑰
-verify 表示校驗簽名
實例：
簽名：
openssl rsautl -in test.txt -out test.sig -inkey priv.key -sign
校驗簽名：
openssl rsautl -in test.sig -out test3.txt -inkey pub.key -pubin -verify
總結：非對稱加密中，公鑰加密，私鑰解密。主要用來進行數(shù)據(jù)加密。
私鑰加密，公鑰解密。主要用來進行數(shù)字簽名和認證。
到目前為止，解決了數(shù)據(jù)傳輸過程中數(shù)據(jù)私密性和來源合法性的問題。但是數(shù)據(jù)的完整性有靠什么來保障呢？這就要利用散列函數(shù)來實現(xiàn)。
散列函數(shù)：
散列函數(shù)的特點：
1，輸入可以是任意長度 但輸出是定長的。MD5 128bits SHA1 160bits
2，加密過程不可逆，無法根據(jù)特征碼還原原來的數(shù)據(jù)
3，雪崩效應 輸入的一點點改變 會導致結果發(fā)生很大改變
4，輸入一致，輸出必然相同
注：不同的輸入，可能會有同樣的輸出。但是概率很小 并不代表沒有這種可能
常見的散列函數(shù)(Hash函數(shù))：
1，MD5
2，SHA1
散列函數(shù)openssl實現(xiàn)：
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產(chǎn)生一個文件的MD5值：
格式： openssl dgst -md5 file
md5sum file
產(chǎn)生一個文件的SHA1值：
openssl dgst -sha1 file
sha1sum file
實例：
openssl dgst -md5 openssl-0.9.8h.tar.gz
md5sum openssl-0.9.8h.tar.gz
openssl dgst -sha1 openssl-0.9.8h.tar.gz
sha1sum openssl-0.9.8h.tar.gz
總結：散列函數(shù)可以根據(jù)任意長度的輸入，生成定長的摘要信息。這樣可以用來校驗文件的完整性。
防止數(shù)據(jù)在傳輸過程中被第三方篡改。
安全數(shù)字簽名：
安全數(shù)字簽名圖解：
圖注：發(fā)送方利用散列函數(shù)對明文數(shù)據(jù)進行Hash得到摘要信息；
發(fā)送方使用自己的私鑰對摘要信息進行簽名；
接收方利用發(fā)送方的公鑰來驗證來源的合法性；
接收方利用摘要信息來驗證數(shù)據(jù)的完整性；
注：
當源文件很大，如果對源文件進行簽名，就會比較耗費時間。
如果只對摘要信息進行簽名，速度比較快，因為它是定長的且位數(shù)不長。
中間人攻擊：
利用散列函數(shù)我們可以用來保證數(shù)據(jù)的完整性。使用對稱加密和非對稱加密體系來完成數(shù)據(jù)的機密性和驗證來源的合法性。但驗證來源的合法性其實存在一個缺陷，就是怎么保證公鑰的合法性？我們來看下圖中的例子：
圖注：假設Alice想向Bob發(fā)送一個文件。
首先Alice得得到Bob的公鑰；
但是很不幸，Alice得到的是Hacker使用自己的公鑰偽裝成Bob的公鑰；
于是Alice拿著這個偽裝的公鑰對文件進行加密，并發(fā)送給Bob；
但不幸的事情又發(fā)生了，這個加密文件被Hacker截獲；
于是，Hacker得到了文件的內(nèi)容；
Hacker對原文件可能進行篡改/也可能不會篡改；
這樣看Hacker的目的；
于是Hacker利用Bob真正的公鑰對文件進行加密；
然后發(fā)送給Bob；
整個過程對Bob和Alice來說全然無知。
通過上圖，我們看出要想實現(xiàn)對公鑰來源合法性進行驗證。就必須得引入另一個角色。首先數(shù)據(jù)通訊雙方都得信任這個角色。也就是這個角色具有權威性。其次，這個角色可以幫助通訊雙方安全完成公鑰交換。我們通常把這樣一個角色或機構稱為CA。
引入CA：
利用CA完成整個安全通訊過程：
圖注：
1，首先必須保證CA為數(shù)據(jù)通訊雙方都認可的機構；
2，數(shù)據(jù)通訊雙方向CA提交認證申請。里面包含各自的公鑰；
3，CA分別對通訊雙方的合法性進行驗證；
如果驗證通過，CA則利用自己的私鑰分別對兩份申請文件
進行加密(數(shù)字簽名)。最終產(chǎn)生一個由CA完成數(shù)字簽名的文件。
我們把這個文件稱為數(shù)字證書。
4，通訊雙方各自下載由CA簽發(fā)的數(shù)字證書；
5，假設Alice想要發(fā)送一個文件給Bob；
6，首先Alice得向Bob請求得到Bob的數(shù)字證書；
7，Alice利用CA的公鑰完成對Bob數(shù)字證書合法性認證，
并且從證書中得到Bob的公鑰。
8，Alice利用散列函數(shù)對數(shù)據(jù)進行Hash產(chǎn)生摘要信息；
并通過程序隨機生成一個session key,
利用這個session key對數(shù)據(jù)進行加密；
Alice再利用Bob的公鑰對這個session key進行加密；
9，Alice將自己的證書和加密后的文件(包含session key)一并發(fā)送給Bob；
10,Bob接收到Alice發(fā)來的文件后，先用CA的公鑰來驗證文件來源的合法性。
如果合法，則利用自己的私鑰對session key進行解密，
再利用session key對數(shù)據(jù)進行解密，得到明文數(shù)據(jù)。
然后，利用散列函數(shù)對數(shù)據(jù)進行Hash得到摘要信息。
將自己得到的摘要信息和Alice發(fā)過來的摘要信息進行比對，
如果一致，則表明數(shù)據(jù)沒有被篡改。安全通訊完成。
