近况

最近在弄公司上的事情，需求不确定搞得代码改来改去的，没有太多自己学习的时间，
今天聊的加密和认证还是看网课中学习到的，之前有写过数据加密的文章，但那篇只是一些基本概念
也没有扩展去聊整个加密解密过程，也没有聊数字签名，数字证书之类的东西，今天就都记录一下吧
以后忘记了，回来再看也方便

本篇文章目录

基本概念

  • 对称加密
    对称加密就是双方使用同一个密钥进行加解密，对称加密的算法有DES,AES等等，
    常用算法使用AES，比DES更安全，加解密速度更高效，对称加密相比于非对称加密来说，加解密的速度要快
    适合处理大数据量的加解密，然而缺点是在数据传输之前，接收方要知道发送方用于发送加密数据所用到的密钥。
    但是现实条件是一般不会把密钥手把手的交给对方，所以就要用到非对称加密算法了。
    当然对称加密缺点远不止这些，还包括身份认证，数据完整性等等，关于安全数据传输的基本要求之后下面再说

  • 非对称加密

    非对称加密的特点就是发送方和接收方都各自拥有一套密钥，分别为公钥和私钥，公钥可以让其他人获得，
    而私钥则只能自己使用，常用的非对称加密算法就是RSA了，非对称加密有两个应用场景：

    • 加密场景
      发送方用公钥给数据进行加密，然后把加密后的数据发送到接收方，然后接收方用对应的私钥解密，
      因为只有接收方的私钥才能解析数据，所以即使被第三方窃取到数据也没有关系。这个模式叫做加密模式。
      在这个过程中如何保证数据的完整性，保证数据是发送方发送的数据，而不是被第三方篡改后的数据。
      这时就要用到数字签名，数字签名在后面会聊~

    • 认证场景
      认证指的是接收方要确定是数据是发送方发送的，认证发送方的身份，而不是其他人冒充发送方发送数据
      同时认证也有另一个功能，即既然发送方确实发送了这条数据，没办法否认自己没有发送过数据。

      认证具体流程是：发送方用私钥加密数据，给接收方发送数据，接收方用公钥解密，因为私钥是唯一的，
      所以只要数据解析成功就可以知道数据发送方是谁。与加密场景不同，认证场景突出的是明确对方而不是加密功能。

  • 摘要算法
    摘要算法就是hash算法了，常用的就是MD5了，摘要算法的特点就是不管多少数据，摘要算法总能得到一个固定长度的字符串
    一旦数据被更改后，再通过摘要算法计算后就会得到完全不同的字符串了，所以摘要算法的作用是：检测数据有没有被更改。

  • 数字签名
    用户A将待发送的信息原文经散列函数运算生成摘要信息，并用自己的私有密钥对摘要信息进行加密，
    将形成的密文和原文传送给用户B。用户B接收到密文后，使用A的公开密钥验证密文，得到摘要信息，
    并按照约定的摘要算法对原文进行摘要运算，再将两个摘要值进行比对，一致则表明数据未被篡改。

    数字签名实现了用户的身份认证，保证了数据在传输过程中的完整性、和交易的不可否认性；但是，
    任何拥有发送方公开密钥的人都可以验证数字签名的正确性，因此无法保证数据的机密性

  • 数字证书
    在使用非对称加解密的场景中，我们一直使用了这样一个假设，就是接收方或者发送方所持有的、对方的公钥总是正确的（确实是对方公布的）。而实际上除非对方手把手将公钥交给我们，否则如果不采取措施，双方在网络中传递公钥时，一样有可能被篡改。
    那么怎样解决这个问题呢？
    这时就需要证书机制了：可以引入一个公正的第三方，当某一方想要发布公钥时，它将自身的身份信息及公钥提交给这个第三方，
    第三方对其身份进行证实，如果没有问题，则将其信息和公钥打包成为证书（Certificate)。而这个公正的第三方，
    就是常说的证书颁发机构（Certificate Authority）。当我们需要获取公钥时，只需要获得其证书，然后从中提取出公钥就可以了。

    总结就一句话：数字证书帮助我们检查对方的公钥是正确的安全的。关于数字证书的加解密流程在下方推荐文章中有更详细的描述。

加密认证执行流程

要满足数据传输的安全需要满足以下几点：

  1. 消息的发送方能够确定消息只有预期的接收方可以解密(不保证第三方无法获得，但保证第三方无法解密)。
  2. 消息的接收方可以确定消息是由谁发送的（消息的接收方可以确定消息的发送方）。
  3. 消息的接收方可以确定消息在途中没有被篡改过（必须确认消息的完整性）。

第一点说的是不管是使用对称加密还是非对称加密，对方都必须拿到我的密钥或者公钥，那么单纯只使用
对称或非对称其实无法完成这一点的，因为密钥或公钥在传输的时候很容易被其他人获取，所以这就是数字证书的作用了
第二点说的是消息的接收方可以确定消息的发送方，这是数字签名的作用，发送方用私钥为摘要数据签名，
当接收方使用发送方的公钥能解密就表明，确定是发送方发送的，因为私钥只有发送方拥有。
第三点说的是必须确定消息的完整性，这一点是摘要算法的功能了，MD5加密的作用就是检查数据完整性

综上来看，加密和认证在整个数据传输安全方面都是不可或缺的，缺少一个都不能满足传输安全需求
下面来看看具体的加密认证的执行流程吧，假设A是发送方，B是接受方，下面是AB具体行为：
A的行为：

  1. A把信息原文进行哈希运算，得到信息的数字摘要
  2. A用自己私钥，采用非对称加密算法，对数字摘要进行加密，得到数字签名
  3. A用对称算法的密钥，采用对称算法，对信息原文和数字签名和A的公钥一起加密，得到加密信息
  4. A用B的公钥，采用非对称算法，把对称密钥加密，形成信封。就像是对称密钥装到了B公钥加密的信封里面
  5. A把加密信息和数字信封一起发给B

B的行为：

  1. B收到数字信息，用自己的私钥解密信封，拿到对称密钥
  2. B用对称密钥，把加密信息解密，得到信息原文和数字签名和A的公钥
  3. B用A的公钥解密数字签名，得到数字摘要1
  4. B将原文用同样的哈希算法，得到数字摘要2
  5. 将摘要1和摘要2对比。如果相等，则原文没有被修改，签名是真实的

图解：

注意：这两张图讲述的加密过程很类似，加密过程中将对称加密和非对称加密都使用到了，但是少了一个关键过程
那就是数字证书的认证，在执行上述过程之前，接收方和发送方都要去数字证书组织CA那里下载对方的数字证书
然后使用CA的公钥解密数字证书，如果解密成功则拿到通信对方的公钥，这个公钥是安全的，可以放心使用，
如果解密失败，或者下载不了对方的数字证书，则双方是无法安全通信的。

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