一、對稱加密和非對稱加密入門

1. 如何不被竊聽 —— 加密

• 這種加密方案在密碼學(xué)里稱為對稱密碼，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，有二戰(zhàn)時期的恩尼格碼（轉(zhuǎn)輪機原理，德國）、紫色密碼（轉(zhuǎn)輪機原理，日本），以及著名的凱撒密碼（沒錯就是地中海北岸那個凱撒）、柵欄密碼等。

2. 如何交換密鑰 —— 非對稱加密

解決信道安全問題

• Bob 事先生成一對公鑰和私鑰，私鑰 pri 由自己保管，把公鑰 pub 發(fā)給 Alice。
• Alice 使用 pub 對消息內(nèi)容進行加密，Bob 用 pri 進行解密。
• 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?。?，她也無法解密。
• 這種加密方式在密碼學(xué)里稱為非對稱密碼，所謂“非對稱”指的是加密方和解密方用的密鑰不一樣。
• 知名的非對稱算法有：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。非對稱算法有個致命弱點： 性能很低。實際應(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）傳入兩個參數(shù) message 和 key，進行一系列計算后得到一個值叫 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)證碼有多種實現(xiàn)方式，其中最常見的是 HMAC（Hash MAC），即使用哈希算法來實現(xiàn) MAC，還有一種是基于分組密碼算法的 MAC，不常見。
• 聰明如你，肯定會想到如果 key 被竊取該怎么辦？這就涉及到 數(shù)字簽名了，后文會講到。

4. 如何校驗身份 —— MAC

• MAC包含幾種實現(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)該接觸過阿里云的 Access Key，其實就是 HMAC 的原理。
• 有些同學(xué)在兩個系統(tǒng)之間API調(diào)用時，會使用同一個 key 做 md5 計算來實現(xiàn) API 鑒權(quán)，這稱為“加鹽HASH”，可以簡單理解為 HMAC 的簡化版。
• 同樣的，如果 key 被竊取該怎么辦？這可以用 數(shù)字簽名來解決。

5.更進一步 —— 數(shù)字簽名

發(fā)送方是用 私鑰進行簽名，而接收方用 公鑰 進行驗簽，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。那么攻擊過程就從這入手，Eve 生成自己的一對公鑰 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“偷天換日”的過程，Eve 通過偽造公鑰（中間人攻擊），不光竊聽到 Alice 的消息，還能保證整個過程中 Alice 和 Bob 都沒有察覺！

Eve 不是喜歡偽造公鑰嗎，Bob 這次就要請 Trent 為自己的公鑰注冊一張 “身份證” —— 數(shù)字證書。見證如見人，哦不對，見證如見公鑰！以下是注冊數(shù)字證書的過程：

• Bob 請求 Trent 為自己的公鑰 pub 注冊一個證書。
• Trent 收到請求后，用自己的私鑰 pri ' 對 pub（以及身份信息） 進行簽名，得到一個 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 sign 進行驗簽，如果校驗成功則說明 pub 的確是 Bob 的公鑰，因為她相信 Trent 的權(quán)威性。

Eve 不可能找 Trent 為她辦一個 Bob 的數(shù)字證書，因為 Trent 不會同意的，就像警察蜀黍不會給我辦一張別人的身份證一樣。所以，Eve 無法偽造 Bob 的公鑰。

• 考慮到非對稱算法的效率問題，實際應(yīng)用中一般是先對數(shù)據(jù)進行哈希，然后才用私鑰對哈希值（摘要）進行簽名。
• Trent 在密碼技術(shù)領(lǐng)域中一般稱為 認(rèn)證機構(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，比如由誰頒發(fā)證書、如何進行頒發(fā)、如何作廢證書等，稱為 公鑰基礎(chǔ)設(shè)施（Public-Key Infrastructure，即 PKI）。

二、對稱加密常見密碼學(xué)

AES，DES，3DES，TDEA，Blowfish，RC5，IDEA

三、非對稱加密經(jīng)典算法

RSA、Elgamal、背包算法、Rabin、D-H、ECC（橢圓曲線加密算法）