非對(duì)稱加密算法

　　使用過(guò)程：

　　乙方生成兩把密鑰（公鑰和私鑰）

　　甲方獲取乙方的公鑰，然后用它對(duì)信息加密。

　　乙方得到加密后的信息，用私鑰解密，乙方也可用私鑰加密字符串

　　甲方獲取乙方私鑰加密數(shù)據(jù)，用公鑰解密

　　優(yōu)點(diǎn)：

　　更安全，密鑰越長(zhǎng)，它就越難破解

　　缺點(diǎn)：

　　加密速度慢

　　常用算法：

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

　　非對(duì)稱加密方法

　　1公鑰私鑰的使用原則

　　①每一個(gè)公鑰都對(duì)應(yīng)一個(gè)私鑰。

　?、诿荑€對(duì)中，讓大家都知道的是公鑰，不告訴大家，只有自己知道的，是私鑰。

? ? ? ? ③如果用其中一個(gè)密鑰加密數(shù)據(jù)，則只有對(duì)應(yīng)的那個(gè)密鑰才可以解密。

　　④如果用其中一個(gè)密鑰可以進(jìn)行解密數(shù)據(jù)，則該數(shù)據(jù)必然是對(duì)應(yīng)的那個(gè)密鑰進(jìn)行的加密。

　　非對(duì)稱密鑰密碼的主要應(yīng)用就是公鑰加密和公鑰認(rèn)證。

　　2公鑰加密、解密

　　加密的目的，是不希望第三者看到當(dāng)前兩個(gè)通訊用戶的通訊內(nèi)容。

　　2.1加密

　　A（客戶）想給B（服務(wù)器）發(fā)送一段文字，但是不想讓別人看到，因此想使用非對(duì)稱加密方法來(lái)加密這段文字，當(dāng)然，B需要有一對(duì)公鑰和私鑰：

　?、?B將他的公鑰發(fā)送給A

　?、?A用B給他的公鑰加密這段文字，然后傳給B

　?、?B用他的私鑰解密A發(fā)過(guò)來(lái)的消息，這里要強(qiáng)調(diào)的是，只要B的私鑰不泄露，這封信就是安全的，即使落在別人手里，也無(wú)法解密。

　　通過(guò)這幾步，B就能成功收到A發(fā)送的信息，同時(shí)又達(dá)到了保密的目的。

　　2.2解密

　　如果B想給A回信息，就簡(jiǎn)單的多了：

　?、?B將要回復(fù)的信息通過(guò)自己的私鑰加密，然后傳送給A

　　② A用B之前給他的公鑰解出這份信息。

　　3、公鑰認(rèn)證

　　在公鑰加密、解密里面描述的通訊過(guò)程看似簡(jiǎn)單，但想想這個(gè)問(wèn)題：在過(guò)程2中，A怎么B給他的回信在傳遞過(guò)程中，有沒(méi)有被人修改？這就涉及到數(shù)字簽名的概念。

　　3.1數(shù)字簽名（digital signature）

　　微軟官方給出的定義：“數(shù)字簽名”是指可以添加到文件的電子安全標(biāo)記。使用它可以驗(yàn)證文件的發(fā)行者以及幫助驗(yàn)證文件自被數(shù)字簽名后是否發(fā)生更改。

　　3.1.1數(shù)字簽名原理

　　要達(dá)到這個(gè)目的，一般是對(duì)信息做一個(gè)hash計(jì)算得到一個(gè)hash值，注意，這個(gè)過(guò)程是不可逆的，也就是說(shuō)無(wú)法通過(guò)hash值得出原來(lái)的信息內(nèi)容。在把信息發(fā)送出去時(shí)，把這個(gè)hash值加密后做為一個(gè)簽名和信息一起發(fā)出去。 接收方在收到信息后，會(huì)重新計(jì)算信息的hash值，并和信息所附帶的hash值（解密后）進(jìn)行對(duì)比，如果一致，就說(shuō)明信息的內(nèi)容沒(méi)有被修改過(guò)，因?yàn)檫@里hash計(jì)算可以保證不同的內(nèi)容一定會(huì)得到不同的hash值，所以只要內(nèi)容一被修改，根據(jù)信息內(nèi)容計(jì)算的hash值就會(huì)變化。當(dāng)然，不懷好意的人也可以修改信息內(nèi)容的同時(shí)也修改hash值，從而讓它們可以相匹配，為了防止這種情況，hash值一般都會(huì)加密后（也就是簽名）再和信息一起發(fā)送。

　　3.1.2數(shù)字簽名使用方式

　　下面通過(guò)例子來(lái)說(shuō)明這個(gè)過(guò)程：

　　B給A回信時(shí)，采用了數(shù)字簽名的方式

　　1、B先用hash函數(shù)，生成信件的摘要（digest）

　　2、B使用自己的私鑰，對(duì)這個(gè)摘要加密，這樣就生成了數(shù)字簽名（signature）

　　3、B將這個(gè)簽名附在要回復(fù)的信息后面，一起發(fā)給A

　　4、A收到B的信息后，取下數(shù)字簽名，并通過(guò)B的公鑰解密，得到信件的摘要信息

　　5、A在對(duì)B發(fā)送的信息本身使用B指定的hash函數(shù)，將得到的結(jié)果同上一步解密得到的摘要進(jìn)行對(duì)比，如果兩者一致，就說(shuō)明B發(fā)過(guò)來(lái)的信息未被修改過(guò)。

　　3.2數(shù)字證書(shū)（Digital Certificate）

　　問(wèn)題就這樣結(jié)束了嗎？遠(yuǎn)沒(méi)有，試想，雖然A確定了B回給他的信息是未修改過(guò)的，但是怎么確定給他回信息的就是B？如果有不懷好意的C把A保存的B的公鑰偷偷換成自己的，并冒用B的名義給A發(fā)信息呢？

　　要解決這個(gè)問(wèn)題，A只要能確定自己持有的公鑰到底是不是B的就行了，這就需要用到數(shù)字證書(shū)。

　　數(shù)字證書(shū)是用來(lái)驗(yàn)證公鑰所屬的用戶身份。在日常生活中，如果我們要驗(yàn)證一個(gè)人的身份，通常的做法是查看他的身份證。我們信任身份證頒發(fā)機(jī)構(gòu)即政府機(jī)構(gòu)的公信力，因此只要驗(yàn)證一個(gè)人的身份證不是偽造的，我們就相信這個(gè)人的身份和身份證上所描述的是一致的。

　　數(shù)字證書(shū)就是一個(gè)人或者組織在網(wǎng)絡(luò)世界中的身份證，其發(fā)證機(jī)關(guān)是證書(shū)管理機(jī)構(gòu)（certificate authority，CA）。CA用自己的私鑰對(duì)用戶的身份信息（主要是用戶名和該用戶的公鑰）進(jìn)行簽名，該簽名和用戶的身份信息一起就形成了證書(shū)。

　　3.2.1數(shù)字證書(shū)的構(gòu)成

　　證書(shū)的發(fā)布機(jī)構(gòu)（Issuer）

　　指出是什么機(jī)構(gòu)發(fā)布的這個(gè)證書(shū)，也就是指明這個(gè)證書(shū)是哪個(gè)證書(shū)中心（certificate authority，簡(jiǎn)稱CA）發(fā)布的的（只是創(chuàng)建證書(shū)，不是指證書(shū)的使用者）。

　　證書(shū)的有效期（Valid from ， Valid to）

　　也就是證書(shū)的有效時(shí)間，或者說(shuō)證書(shū)的使用期限。 過(guò)了有效期限，證書(shū)就會(huì)作廢，不能使用了。

　　公鑰 （Public key）

　　這個(gè)我們?cè)谇懊娼榻B公鑰密碼體制時(shí)介紹過(guò)，公鑰是用來(lái)對(duì)消息進(jìn)行加密解密的，是很長(zhǎng)的一串?dāng)?shù)字。

　　證書(shū)所有者（Subject）

　　這個(gè)證書(shū)是發(fā)布給誰(shuí)的，或者說(shuō)證書(shū)的所有者，一般是某個(gè)人或者某個(gè)公司名稱、機(jī)構(gòu)的名稱、公司網(wǎng)站的網(wǎng)址等。

　　簽名所使用的算法 （Signature algorithm）

　　指的這個(gè)數(shù)字證書(shū)的數(shù)字簽名所使用的加密算法，這樣就可以使用證書(shū)發(fā)布機(jī)構(gòu)的證書(shū)里面的公鑰，根據(jù)這個(gè)算法對(duì)指紋進(jìn)行解密。指紋的加密結(jié)果就是數(shù)字簽名

　　指紋以及指紋算法 （Thumbprint， Thumbprint algorithm）

　　這個(gè)是用來(lái)保證證書(shū)的完整性的，也就是說(shuō)確保證書(shū)沒(méi)有被修改過(guò)。 其原理就是在發(fā)布證書(shū)時(shí)，發(fā)布者根據(jù)指紋算法（一個(gè)hash算法）計(jì)算整個(gè)證書(shū)的hash值（指紋）并和證書(shū)放在一起，使用者在打開(kāi)證書(shū)時(shí)，自己也根據(jù)指紋算法計(jì)算一下證書(shū)的hash值（指紋），如果和剛開(kāi)始的值對(duì)得上，就說(shuō)明證書(shū)沒(méi)有被修改過(guò)，因?yàn)樽C書(shū)的內(nèi)容被修改后，根據(jù)證書(shū)的內(nèi)容計(jì)算的出的hash值（指紋）是會(huì)變化的。

　　3.2.2數(shù)字證書(shū)的生成過(guò)程

　　1、使用數(shù)字證書(shū)申請(qǐng)者的身份信息生成數(shù)字簽名

　　2、將證書(shū)申請(qǐng)者的身份信息和數(shù)字簽名一起組成數(shù)字證書(shū)

　　3.2.3數(shù)字證書(shū)原理

　　有了數(shù)字證書(shū)以后，A和想跟B通信，就可以通過(guò)B的數(shù)字證書(shū)來(lái)獲取B的公鑰，以達(dá)到驗(yàn)證自己手中的公鑰到底是不是B的目的。過(guò)程是這樣的：

　　1、B給A回信的時(shí)候，在信息后面附上了自己的數(shù)字證書(shū)

　　2、A收到B的回信以后，會(huì)取出附帶的數(shù)字證書(shū)，并讀取證書(shū)中的發(fā)布機(jī)構(gòu)（Issuer），然后從操作系統(tǒng)的受信任證書(shū)機(jī)構(gòu)列表中查找該證書(shū)辦發(fā)機(jī)構(gòu)的公鑰，如果找不到，說(shuō)明這個(gè)證書(shū)頒發(fā)機(jī)構(gòu)是個(gè)不受信任的，B發(fā)過(guò)來(lái)的信息當(dāng)然也是不安全的

　　3、使用上一步取到的證書(shū)頒發(fā)機(jī)構(gòu)的公鑰，解出數(shù)字證書(shū)，得到可能是B的用戶信息和數(shù)字簽名

　　4、A通過(guò)證書(shū)中指定的加密算法對(duì)可能是B的用戶信息進(jìn)行hash加密

　　5、加密后的結(jié)果和證書(shū)中解出的數(shù)字簽名進(jìn)行對(duì)比，如果相同，就說(shuō)明這份用戶信息確實(shí)是B的，也就是說(shuō)用戶信息中包含的公鑰確實(shí)是B的

　　這樣就驗(yàn)證了B身份的真實(shí)性。

　　下圖很形象的表示了這個(gè)過(guò)程：

　　3.2.4證書(shū)發(fā)布中心（CA）的公鑰的嵌套驗(yàn)證

　　這里有一個(gè)有趣的問(wèn)題，用戶A使用證書(shū)機(jī)構(gòu)的公鑰來(lái)驗(yàn)證用戶B的數(shù)字證書(shū)，但如果A和B使用的證書(shū)認(rèn)證中心（CA）不同怎么辦呢？由于證書(shū)認(rèn)證中心可以通過(guò)另外一個(gè)更高級(jí)別的認(rèn)證中心對(duì)該證書(shū)機(jī)構(gòu)的公鑰頒發(fā)一個(gè)證書(shū)，這樣形成了一個(gè)公鑰證書(shū)的嵌套循環(huán)，該循環(huán)的終點(diǎn)就是根證書(shū)機(jī)構(gòu)。根證書(shū)機(jī)構(gòu)較少，其公鑰可以通過(guò)安全的方式發(fā)布，如通過(guò)USB拷貝、書(shū)面文件當(dāng)面移交。如此依賴，A就必須從B的CA的樹(shù)形結(jié)構(gòu)底部開(kāi)始，從底層CA往上層CA查詢，一直到找到共同的信任CA為止。

　　整個(gè)過(guò)程如下圖所示：

　　3.2.5證書(shū)發(fā)布機(jī)構(gòu)

　　3.2.5.1誰(shuí)可以成為證書(shū)發(fā)布機(jī)構(gòu)

　　到這里，你可能會(huì)想，那我們自己就不能發(fā)布證書(shū)嗎？就一定要花錢(qián)去申請(qǐng)？

　　當(dāng)然不是，我們自己也可以成立證書(shū)發(fā)布機(jī)構(gòu)，但是需要通過(guò)一些安全認(rèn)證等等，只是有點(diǎn)麻煩。另外，如果數(shù)字證書(shū)只是要在公司內(nèi)部使用，公司可以自己給自己生成一個(gè)證書(shū)，在公司的所有機(jī)器上把這個(gè)證書(shū)設(shè)置為操作系統(tǒng)信任的證書(shū)發(fā)布機(jī)構(gòu)的證書(shū)（這句話仔細(xì)看清楚，有點(diǎn)繞口），這樣以后公司發(fā)布的證書(shū)在公司內(nèi)部的所有機(jī)器上就可以通過(guò)驗(yàn)證了（在發(fā)布證書(shū)時(shí)，把這些證書(shū)的Issuer（發(fā)布機(jī)構(gòu)）設(shè)置為我們自己的證書(shū)發(fā)布機(jī)構(gòu)的證書(shū)的Subject（主題）就可以了）。但是這只限于內(nèi)部應(yīng)用，因?yàn)橹挥形覀児咀约旱臋C(jī)器上設(shè)置了信任我們自己這個(gè)所謂的證書(shū)發(fā)布機(jī)構(gòu)，而其它機(jī)器上并沒(méi)有事先信任我們這個(gè)證書(shū)發(fā)布機(jī)構(gòu)，所以在其它機(jī)器上，我們發(fā)布的證書(shū)就無(wú)法通過(guò)安全驗(yàn)證。

　　我們自己可以去注冊(cè)一家公司來(lái)專門(mén)給別人發(fā)布證書(shū)，但是很明顯，我們自己的專門(mén)發(fā)布證書(shū)的公司是不會(huì)被那些國(guó)際上的權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)可的，人家怎么知道你是不是個(gè)狗屁皮包公司？因此微軟（或其它操作系統(tǒng)提供商）在它的操作系統(tǒng)中，并不會(huì)信任我們這個(gè)證書(shū)發(fā)布機(jī)構(gòu)，當(dāng)應(yīng)用程序在檢查證書(shū)的合法信的時(shí)候，一看證書(shū)的發(fā)布機(jī)構(gòu)并不是操作系統(tǒng)所信任的發(fā)布機(jī)構(gòu)，就會(huì)拋出錯(cuò)誤信息。也就是說(shuō)windows操作系統(tǒng)中不會(huì)預(yù)先安裝好我們這個(gè)證書(shū)發(fā)布機(jī)構(gòu)的證書(shū)，不信任我們這個(gè)發(fā)布機(jī)構(gòu)。

　　3.2.5.2不受信任的證書(shū)發(fā)布機(jī)構(gòu)的危害

　　為什么一個(gè)證書(shū)發(fā)布機(jī)構(gòu)受不受信任這么重要？我們舉個(gè)例子。假設(shè)我們開(kāi)了一個(gè)狗屁公司來(lái)為別人發(fā)布證書(shū)，并且我和微軟有一腿，微軟在他們的操作系統(tǒng)中把我設(shè)置為了受信任的證書(shū)發(fā)布機(jī)構(gòu)。現(xiàn)在如果有個(gè)小公司叫hisunsray花了10塊錢(qián)讓我為他們公司申請(qǐng)了一個(gè)證書(shū)，并且公司慢慢壯大，證書(shū)的應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣。然后有個(gè)奸商的公司baidu想冒充hisunsray，于是給了我￥10000，讓我為他們頒布一個(gè)證書(shū)，但是證書(shū)的名字（Subject）要寫(xiě)hisunsray，假如我為了這￥10000，真的把證書(shū)給了他們，那么他們以后就可以使用這個(gè)證書(shū)來(lái)冒充hisunsray了。

　　如果是一個(gè)優(yōu)秀的證書(shū)發(fā)布機(jī)構(gòu)，比如你要向他申請(qǐng)一個(gè)名字叫hisunsray的證書(shū)，它會(huì)讓你提供很多資料證明你確實(shí)可以代表hisunsray這個(gè)公司，也就是說(shuō)他回去核實(shí)你的身份。證書(shū)發(fā)布機(jī)構(gòu)是要為他發(fā)布出的證書(shū)負(fù)法律責(zé)任的。

　　3.2.6如何查看數(shù)字證書(shū)

　　我們的操作系統(tǒng)中會(huì)預(yù)先安裝好一些證書(shū)發(fā)布機(jī)構(gòu)的證書(shū)，我們可以通過(guò)證書(shū)管理器進(jìn)行證書(shū)的增、刪操作，下面介紹如何找到它們。

　　3.2.6.1windows

　　開(kāi)始菜單-》運(yùn)行，輸入certmgr.msc，回車

　　3.2.6.2mac

　　打開(kāi)keychain，選擇鑰匙串中的系統(tǒng)根證書(shū)，種類中的證書(shū)即可看到下圖所示的收信人證書(shū)發(fā)布機(jī)構(gòu)列表：