一、對(duì)稱加密和非對(duì)稱加密入門
1. 如何不被竊聽(tīng) —— 加密
- 這種加密方案在密碼學(xué)里稱為對(duì)稱密碼，加密方和解密方使用的是相同的密鑰。
- 知名的密碼算法有 AES（2001）、Blowfish（1993）、DES（1977），再遠(yuǎn)一點(diǎn)，有二戰(zhàn)時(shí)期的恩尼格碼（轉(zhuǎn)輪機(jī)原理，德國(guó)）、紫色密碼（轉(zhuǎn)輪機(jī)原理，日本），以及著名的凱撒密碼（沒(méi)錯(cuò)就是地中海北岸那個(gè)凱撒）、柵欄密碼等。
2. 如何交換密鑰 —— 非對(duì)稱加密
解決信道安全問(wèn)題
- Bob 事先生成一對(duì)公鑰和私鑰，私鑰 pri 由自己保管，把公鑰 pub 發(fā)給 Alice。
- Alice 使用 pub 對(duì)消息內(nèi)容進(jìn)行加密，Bob 用 pri 進(jìn)行解密。
- 需要注意的是， 只有私鑰才可以解密，所以即使 Eve 竊取到了 pub（只有 pub 被傳輸而容易被竊?。?，她也無(wú)法解密。
- 這種加密方式在密碼學(xué)里稱為非對(duì)稱密碼，所謂“非對(duì)稱”指的是加密方和解密方用的密鑰不一樣。
- 知名的非對(duì)稱算法有：DSA（數(shù)字簽名算法，只能用于簽名，1991）、ECC（橢圓曲線加密，1985）、RSA（公鑰加密算法，1977）等。
- 這些算法除了用于加密外，還可以用于 數(shù)字簽名。非對(duì)稱算法有個(gè)致命弱點(diǎn)： 性能很低。實(shí)際應(yīng)用中一般采用混合加密體制、哈希簽名體制。
3. 如何防止數(shù)據(jù)篡改 —— MAC
圖中的 MAC 指的是 消息認(rèn)證碼（Message Authentication Code），你現(xiàn)在不需知道它的原理，只要記住 ：（1）傳入兩個(gè)參數(shù) message 和 key，進(jìn)行一系列計(jì)算后得到一個(gè)值叫 MAC。（2）只有 message 和 key 相同的情況下，才能得到相同的 MAC。
- 消息認(rèn)證碼有多種實(shí)現(xiàn)方式，其中最常見(jiàn)的是 HMAC（Hash MAC），即使用哈希算法來(lái)實(shí)現(xiàn) MAC，還有一種是基于分組密碼算法的 MAC，不常見(jiàn)。
- 聰明如你，肯定會(huì)想到如果 key 被竊取該怎么辦？這就涉及到 數(shù)字簽名了，后文會(huì)講到。
4. 如何校驗(yàn)身份 —— MAC
- MAC包含幾種實(shí)現(xiàn)方式：基于 HASH 的 MAC 稱為 HMAC，應(yīng)用比較廣泛。
- 有些同學(xué)應(yīng)該接觸過(guò)阿里云的 Access Key，其實(shí)就是 HMAC 的原理。
- 有些同學(xué)在兩個(gè)系統(tǒng)之間API調(diào)用時(shí)，會(huì)使用同一個(gè) key 做 md5 計(jì)算來(lái)實(shí)現(xiàn) API 鑒權(quán)，這稱為“加鹽HASH”，可以簡(jiǎn)單理解為 HMAC 的簡(jiǎn)化版。
- 同樣的，如果 key 被竊取該怎么辦？這可以用 數(shù)字簽名來(lái)解決。
5.更進(jìn)一步 —— 數(shù)字簽名
發(fā)送方是用 私鑰進(jìn)行簽名，而接收方用 公鑰 進(jìn)行驗(yàn)簽，這跟加密情況正好相反。
6. 公鑰的身份證 —— 數(shù)字證書
偽造公鑰，Bob 需要事先生成公鑰 pub 和私鑰 pri ，然后把 pub 分發(fā)給 Alice。那么攻擊過(guò)程就從這入手，Eve 生成自己的一對(duì)公鑰 pub' 和 私鑰 pri'，截獲 Bob 的 pub，并用自己的 pub' 冒充 Bob 的公鑰發(fā)給 Alice。
這是個(gè)“偷天換日”的過(guò)程，Eve 通過(guò)偽造公鑰（中間人攻擊），不光竊聽(tīng)到 Alice 的消息，還能保證整個(gè)過(guò)程中 Alice 和 Bob 都沒(méi)有察覺(jué)！
Eve 不是喜歡偽造公鑰嗎，Bob 這次就要請(qǐng) Trent 為自己的公鑰注冊(cè)一張 “身份證” —— 數(shù)字證書。見(jiàn)證如見(jiàn)人，哦不對(duì)，見(jiàn)證如見(jiàn)公鑰！以下是注冊(cè)數(shù)字證書的過(guò)程：
- Bob 請(qǐng)求 Trent 為自己的公鑰 pub 注冊(cè)一個(gè)證書。
- Trent 收到請(qǐng)求后，用自己的私鑰 pri ' 對(duì) pub（以及身份信息） 進(jìn)行簽名，得到一個(gè) sign。
- Trent 把證書 certificate = pub + sign 頒發(fā)給 Bob。
- Bob 把自己的證書 pub + sign 發(fā)給 Alice。
- Alice 使用 Trent 的公鑰 pub ' 對(duì) sign 進(jìn)行驗(yàn)簽，如果校驗(yàn)成功則說(shuō)明 pub 的確是 Bob 的公鑰，因?yàn)樗嘈?Trent 的權(quán)威性。
Eve 不可能找 Trent 為她辦一個(gè) Bob 的數(shù)字證書，因?yàn)?Trent 不會(huì)同意的，就像警察蜀黍不會(huì)給我辦一張別人的身份證一樣。所以，Eve 無(wú)法偽造 Bob 的公鑰。
- 考慮到非對(duì)稱算法的效率問(wèn)題，實(shí)際應(yīng)用中一般是先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行哈希，然后才用私鑰對(duì)哈希值（摘要）進(jìn)行簽名。
- Trent 在密碼技術(shù)領(lǐng)域中一般稱為 認(rèn)證機(jī)構(gòu)（Certification Authority，即 CA）。
- 以數(shù)字證書為基礎(chǔ)，業(yè)界制定了一系列的規(guī)范和規(guī)格，比如由誰(shuí)頒發(fā)證書、如何進(jìn)行頒發(fā)、如何作廢證書等，稱為 公鑰基礎(chǔ)設(shè)施（Public-Key Infrastructure，即 PKI）。
二、對(duì)稱加密常見(jiàn)密碼學(xué)
AES，DES，3DES，TDEA，Blowfish，RC5，IDEA
三、非對(duì)稱加密經(jīng)典算法
RSA、Elgamal、背包算法、Rabin、D-H、ECC（橢圓曲線加密算法）
