安全概述

在典型的场景中，安全主要用于解决4类需求：

• 保密(Security/Confidentiality)
• 鉴别/认证(Authentication)
• 完整性(Integrity)
• 不可否认性(non-repudiation)

对称加密概述

密钥：分为加密密钥和解密密钥
明文：没有进行加密，能够直接代表原文含义的信息
密文：经过加密处理之后，隐藏原文含义的信息
加密：将明文转换成密文的实施过程
解密：将密文转换成明文的实施过程

对称还是非对称，只是K与K’是否相等

加密的方式

• 置换加密
• 转置加密
• 乘积加密
  置换加密：原文的字母替换成一个另一个字母， 如：原文：abc 密文：xyz
  转置加密：字母还是那些字母，位置交换，如：abc 密文：cab
  乘积加密：置换加密和转置加密的乘积：如：abc 密文：zxy

非对称加密（公钥密码）概述

公钥和密钥都有一个产生，公钥公开，私钥保密。
公开密钥的算法的最重要两大数学基础：

• 建立在分解大数的困难度
• 建立在以大素数为模来计算离散对数的困难度

RSA

建立在分解大数的困难度
公钥/私钥长度 至少1024bit

密钥交换概述

对称加密的特点

• 高效
• 密钥交换的问题
• 不如RSA的加密安全程度高，但是当选择256bit的AES，仍然能够胜任绝大多数的安全领域

非对称加密的特点

• 安全性足够高
• 没有密钥交换的问题
• 效率低，对于大数据加密很慢

实际的保密会话应用场景

• 基于高效的对称加密算法对会话进行加密（AES,256Bit Shared Key）
• 会话密钥实时产生且周期性变化
• 基于其他足够安全的方式进行会话密钥的传输和交换

利用公钥密码来交换会话密钥

• 实时随机的会话密钥产生
• 使用对端的公钥对产生的会话密钥加密并传递给对端
• 对端使用私钥解密获取会话密钥
• 双方开始基于共享多线程会话密钥进行对称加密的保密会话同性

Diffie-Hellman密钥交换协议

• 基于以大素数为模计算离散对数的困难度
• 双方各自选定Key，然后以一定算法变换（使得key不以明文传输）后传输给对方
• 双方利用对方交换来的数据和自己选定的key做变换，获得一个一致的结果，作为会话密钥

Hash算法

Hash（散列）函数（算法）的定义是：变长的输入变换成定长的输出。
常见的Hash算法：MD5（128bit） 、 SHA1（160bit）
Hash的特点：

• 易变性：即便原始信息发生1bit的变化，Hash的输出将会有不可预知的巨大变化
• 不可逆：通过hash结果构造出满足的输入信息是不可能的或者及其困难的。
  实例：
  *文件下载时的MD5
• 消息传送时尾部额外传MD
• CRC校验的作用和不足
• MD检验消息恶劣环境传输的完整性和未受损坏
• 应用程序中对于核心文件/数据库读写的鲁棒性保护，防止掉电和Crash

HMAC （Hash-based Message Authentication Code）

遇到的问题：
直接尾部附带消息摘要的问题（篡改内容的同时篡改摘要）
直接对密码做Hash传输的认证的问题（重放攻击）
HMAC如何解决这个问题：
HMAC就是使用Key对原始消息变换后再进行HASH

电子签名

RSA利用私钥签名

HASH+公钥密码术：成就电子签名

• RSA的低效率特性，导致即便是签名也不适合直接对原始信息进行签名
• 利用HASH先完成消息摘要和完整性鉴别的作用
• 而后对简单的消息摘要进行基于公钥密码术的签名
• 签名一般附着于原始消息尾部或者头部一起发送

数字证书和PKI

公钥作为一个字段存储于数字证书中
证书的交换和传输即可传输/交换公钥
利用签名来保护数字证书本身
数字时代的信任关系： 一个受信任的证书列表

证书链和PKI

人的信任链： 孔子->孔子的徒弟->孔子徒弟的徒弟
数字时代的信任链：证书链
证书签名的不同点：根证书自签名，非根证书父签名
证书的限制：

• 约束
• 用途
• 有效期

基于可信任证书的认证方式被广泛的应用在现代安全领域，比如：WIFI、HTTPS
在HTTPS中，典型的Client对Server的认证和鉴别基于可信任列表