title: 密码算法 & Https
date: 2021/03/03 14:12

密码算法

本质：对原来为明⽂文的⽂文件或数据按某种算法进⾏行行处理理，使其成为不不可读的⼀一段代码

对称加密

对称加密指加密和解密使⽤用相同密钥的加密算法，也称为单密钥加密。他的特点是算法公开、计算量量少、加密速度快，对于同样⼤小的传输对象，对称加密效率通常为非对称加密的千倍左右，因此通常被⼴泛应用于很多加密协议的核⼼工作（如https在真正数据通信时就使⽤用的对称加密算法）。对称加密算法的缺点是加解密使⽤用同⼀把密钥，一旦⼀方密钥泄露，传输的数据就存在安全风险。此外，与多方的通信需要使用不同的密钥，通信双方需要管理大量的密钥。

常⻅的对称加密算法有：DES、3DES、TDEA、Blowfish、RC2、RC4、RC5、IDEA、SKIPJACK等

非对称加密

非对称加密使用一对公钥和私钥来加密通信数据，也称为双密钥加密。公钥和私钥是成对出现的，通信数据使用公钥加密后，只能通过对应私钥来解密，同样使用私钥加密后也只能通过公钥来解密查看。公钥是对外公开的，外界通信方可以很容易获取到，而私钥是不公开的，只存在于己方。服务器使用私钥加密数据往外传输时，可以被持有公钥的客户端（可能也包括黑客）解密查看，但客户端使用公钥加密数据传输给服务端时，数据是严格安全的，只有服务器使用私钥才能解密查看。因此非对称密钥数据通信是单向安全的**，客户端使用服务端的公钥加密数据传向服务端是严格加密安全的。

非对称加密的用途：

a) 单向传输加密数据，防止中间人攻击。使用公钥加密数据并传输给接受者，可以确保只有接受者才能获得明文信息，一般用于交换对称密钥。
b) 身份验证和数据校验。发送方使用私钥加密明文数据的 hash 值，并将明文、加密后的数据和公钥一起发送给接收方，接收方只需要通过公钥解密密文，然后与相同hash算法获取明文的hash值进行比较，一致则说明明文数据没有被篡改，一般用于数字签名。

常见的非对称加密算法有：RSA、DSA、Diffie-Hellman、ECC等。

摘要算法（单向 Hash 算法）

摘要算法也称为哈希算法、散列算法，可以将任意长度的数据转换成一个定长的、不可逆的数字。只要原文本不同，计算的结果必然不同(几乎不用考虑重复的情况)。摘要算法用于对比信息源是否一致，因为只要数据源发生变化，得到的摘要信息必然不同，通常用于签名校验。

消息摘要算法的特点：

a) 无论输入的消息有多长，计算出来的消息摘要的长度总是固定的。
b) 消息摘要不是真正的随机，因为用相同的算法对相同的消息求两次摘要，其结果必然相同
c) 消息摘要函数是无陷门的单向函数，即只能进行正向的信息摘要，而无法从摘要中恢复出任何的消息，甚至根本就找不到任何与原信息相关的信息

常见的摘要算法有：MD5（Message-Digest Algorithm 信息摘要算法）、SHA-1（Secure Hash Algorithm 1 安全散列列算法1）、MAC、CRC、MurmurHash、*bcrypt等；广泛应用于校验数据的完整性和敏感信息的传输和保存。

摘要算法（hash）不能用于存储密码，因为哈希函数并不是专门用来设计存储用户密码的，所以它的计算可能相对来说还是比较快，攻击者今天可以通过 GPU 每秒执行上亿次的计算来破解用户的密码，所以不能使用这种方式存储用户的密码。

md5 可以加盐还会碰撞吗？

盐和碰不碰撞没有关系，碰撞还是取决于算法本身，加盐只是增加了破解的难度，加盐 MD5 的在 GPU 比较牛逼的情况下，通过哈希碰撞容易破解。

JDK 中 hash 算法

hash 函数有很多实现方式，md5、sha-1、MurmurHash 等都是他的实现，而在 jdk 中

TODO

加密 hash 与非加密 hash

根据维基百科对加密哈希函数（Cryptographic hash function）的定义，需要满足这几个特性：

it is easy to compute the hash value for any given message（对任意的消息很容易计算出哈希值）
it is infeasible to generate a message that has a given hash（根据给定的哈希不可能反推出消息内容）
it is infeasible to modify a message without changing the hash（消息发生了变化，哈希也一定要改变）
it is infeasible to find two different messages with the same hash.（不同的两个消息不可能产生相同的哈希）

前两条是所有哈希函数都满足的，后两条不是都满足，满足后两条才能用来用作加密函数。非加密哈希函数是用来生成摘要值的，理论上有一定可能性两个消息产生相同的哈希值，因为消息是非定长的，所以消息的可能性是无穷的，而哈希是固定长度的所以哈希的可能性是有限的，一共就那么多种。

其中 MD5、SHA-1、SHA-256 属于加密 hash，MurmurHash 属于非加密 hash。

MurmurHash 算法最初由 Austin Appleby 于 2008 年发明，这种算法的优点在于，即使输入的键是有规律的，算法仍能给出一个很好的随机分布性，并且算法的计算速度也非常快。该算法被 redis 用于计算字典类型的 hash 值。

应用

数字签名

数字签名是非对称加密算法和摘要算法的一种应用，能够保证信息在传输过程中不被篡改，也能保证数据不能被伪造。使用时，发送方使用摘要算法获得发布内容的摘要，然后使用私钥对摘要进行加密(加密后的数据就是数字签名)，然后将发布内容、数字签名和公钥一起发送给接收方即可。接收方接收到内容后，首选取出公钥解密数字签名，获得正文的摘要数据，然后使用相同的摘要算法计算摘要数据，将计算的摘要与解密的摘要进行比较，若一致，则说明发布内容没有被篡改。

实际上，单一的数字签名应用，可能会存在安全风险。假设发送方为A，接收方为B，出现的一个不安全分子为M，原本A将发布内容、数字签名和A的公钥发送给B，结果半道被M截获了，M修改了发布内容，用自己的私钥生成了数字签名，然后将修改的发布内容、M的数字签名、M的公钥发送给了B，B接收时验证一样可通过，但实际上接收的已经是被篡改的数据。这就是所谓的中间人攻击，此时就需要数字证书来确定发送方的身份，在实际使用中，数字签名常常同数字证书一同出现。

写完信件签名是为了让收信人知道是谁发给我的，那么数字签名的意义也是这样，确定发送方是谁（因为私钥只有一个人有）。

但是如果出现了中间人攻击，他仿冒成了发件人，此时没有办法确定发件人的身份，所以此时就需要一个权威机构（CA）来颁发给发件人一个证书，当请求的时候，返回的是数字证书，我们再采用 CA 的公钥来解开数字签名，如果相同则可以确定发件人的身份。因为攻击者没有 CA 机构的私钥，所以他没法仿冒数字证书中的签名。

有人可能会问，为啥不直接将公钥通过 CA 机构私钥加密，然后发送给收件人呢，其实我也有这个问题，我想原因可能有二：

加密出来长度过大

我们不怕公钥被别人看到，只需要确定他是正确的（真的是发件人发来的）。

数字证书

数字证书是由权威的CA机构颁发的无法被伪造的证书，用于校验发送方实体身份的认证。解决如上问题,只需要发送方A找一家权威的CA机构申请颁发数字证书，证书内包含A的相关资料信息以及A的公钥，然后将正文A、数字证书以及A生成的数字签名发送给B，此时中间人M是无法篡改正文内容而转发给B的，因为M不可能拥有这家CA的私钥，无法随机制作数字证书。当然，如果M也申请了同一家CA的数字证书并替换发送修改后的正文、M的数字证书和M的数字签名，此时B接收到数据时，会校验数字证书M中的信息与当前通信方是否一致，发现数字证书中的个人信息为M并非A，说明证书存在替换风险，可以选择中断通信。

为什么CA制作的证书是无法被伪造的?

其实CA制作的数字证书内还包含CA对证书的数字签名，接收方可以使用CA公开的公钥解密数字签名，并使用相同的摘要算法验证当前数字证书是否合法。制作证书需要使用对应CA机构的私钥，因此CA颁发的证书是无法被非法伪造的(CA的私钥泄露不在考虑讨论与考虑范围内)。

数字证书签名的基础就是非对称加密算法和数字签名，其无法伪造的特性使得其应用面较广，HTTPS中就使用了数字证书来保证握手阶段服务端传输的公钥的可靠性。

HTTPS

HTTP 为啥不安全

同一个网站多个用户拿到的公钥是相同的。

下面两篇文章看懂 https

https://segmentfault.com/a/1190000024523772

https://zhuanlan.zhihu.com/p/43789231

为什么要用对称加密+非对称加密？

浏览器端使用公钥（证书中）加密【自己生成的密钥】，传输给服务器端，之后数据传输都使用【自己生成的密钥】加密。

这样既保证了数据的安全，速度又最快

为什么不能只用非对称加密？

非对称加密只保证单向的安全，如果用两个非对称那就太慢了

为什么需要数字证书？

需要有一种手段来确定公钥确实是服务器端发送来的。

为什么需要数字签名？

确定公钥是正确的。

SSL/TLS

其实上面两篇文章就是讲的 SSL。

传输层安全性协议（英语：Transport Layer Security，缩写：TLS）及其前身安全套接层（英语：Secure Sockets Layer，缩写：SSL）是一种安全协议，目的是为互联网通信提供安全及数据完整性保障。

https://www.ruanyifeng.com/blog/2014/02/ssl_tls.html

现在的 https 用的是什么算法，之前用的 md5，可能是 sha-256

密码算法 & Https