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对称(DESAES)与非对称(RSASSL数字证书)加密介绍及实际应用

归档日期:07-22       文本归类:非对称密码      文章编辑:爱尚语录

  数据校验,是为保护数据的完整性,用一种指定的算法对原始数据计算出的一个校验值。当接收方用同样的算法再算一次校验值,如果两次校验值一样,表示数据完整。

  能检测出信息传输过程当中的一位误码。出现错误不能检测出错误,只能要求重发。

  通过增加若干冗余位,可以检测出传输过程中的错误。检错和纠错能力强,在通信领域运用较广泛。

  MD5算法是一种信息摘要算法,是通过哈希映射的原理得到一个大文件简短的MD5值。该算法是一种不可逆算法,也就是说开发者不能通过MD5值得到原始文件的数据。这里有一种可能性,不同的数据文件得到相同的MD5值,但是这种情况一般开发过程当中都不予考虑(数据碰撞)。

  SHA(Secure Hash Algorithm)是由美国专门制定密码算法的标准机构——美国国家标准技术研究院(NIST)制定的,SHA系列算法的摘要长度分别为:SHA为20字节(160位)、SHA256为32字节(256位)、 SHA384为48字节(384位)、SHA512为64字节(512位),由于它产生的数据摘要的长度更长,因此更难以发生碰撞,因此也更为安全,它是未来数据摘要算法的发展方向。由于SHA系列算法的数据摘要长度较长,因此其运算速度与MD5相比,也相对较慢。

  该算法只能称为一种校验,是对原始的数据进行了一个编码的过程。 有编码就有解码,该过程是一个可逆的。该算法安全性较差,可以很轻松的通过解码将密文转换为明文,从而获取信息。

  是对称加密算法领域中的典型算法,现在认为是一种不安全的加密算法,因为现在已经有用穷举法攻破DES密码的报道了。尽管如此,该加密算法还是运用非常普遍,是一种标准的加密算法。3DES是DES的加强版本。

  DES加密的秘钥是 56位,而3DES加密算法的秘钥是 112位或者168位。3DES加密处理速度较慢、密钥计算时间较长、加密效率不高。

  异或运算中,如果某个字符(或数值)x 与 一个数值m 进行异或运算得到y,则再用y 与 m 进行异或运算就可以还原为 x ,因此应用这个原理可以实现数据的加密解密功能。

  这种加密算法较简单,只是简单的将明文转换为不易看出的密文,破解的复杂度完全取决于秘钥的长度。

  公开密钥加密,又称 asymmetric cryptography (非对称加密),即存在两把不同的密钥,分别称为公钥 Pu 和私钥 Pr,公钥通常用来加密明文 M,只有私钥才能解密密文 C,如果用 E 和 D 分别表示加密和解密算法,那么有:

  传统的对称加密需双方共享相同的密钥,通信安全很大程度依赖双方是否能妥善的管理密钥。公开密钥加密发明是密码学最为重要的里程碑之一,它从数学的角度保证了通信安全。公开密钥加密体系有三大范畴:

  Encryption/Decryption:即加密与解密,发送方用接收方的公钥加密消息(秘钥由接收方生成,传送给发送方)

  Digital Signature:数字签名,发送方用公钥加密消息摘要生成签名,保证消息的完整性和可靠性

  Key Exchange:安全的交换密钥,通常用于交换对称加密的密钥(迪菲-赫尔曼密钥交换算法)

  这种算法非常可靠,密钥越长,它就越难破解。根据已经披露的文献,目前被破解的最长RSA密钥是768个二进制位。也就是说,长度超过768位的密钥,还无法破解(至少没人公开宣布,因为大数的因式分解计算量特别大)。因此可以认为,1024位的RSA密钥基本安全,2048位的密钥极其安全。

  具体来说,SSL/TLS 并不是一种算法,而是为了保证通信安全的一种协议,当然里面用到了相关加密算法如非对称加密算法、数字证书、HD秘钥交换算法等。Https多使用这种协议进行网络数据的传输。

  第二步:服务器提示用户扫描二维码(或者使用其他方式),把密钥保存到用户的手机。也就是说,服务器和用户的手机,现在都有了同一把密钥。

  第四步,服务器也使用密钥和当前时间戳,生成一个哈希,跟用户提交的哈希比对。只要两者不一致,就拒绝登录。

  上面的公式中,TC 表示一个时间计数器,unixtime(now)是当前 Unix 时间戳,unixtime(T0)是约定的起始时间点的时间戳,默认是0,也就是1970年1月1日。TS 则是哈希有效期的时间长度,默认是30秒。因此,上面的公式就变成下面的形式。

  所以,只要在 30 秒以内,TC 的值都是一样的。前提是服务器和手机的时间必须同步。

  1、通过公钥私钥进行加密通信,发送方发送的内容只有通过私钥才能打开,所以保证了发送信息的私密性。

  2、第三方可以把伪造的公钥给发送方,再截获发送的信息,通过自己的私钥解密信息。 这里Https协议中引入的CA(certificate authority)可以很好的解决这个问题。证书中心用自己的私钥为传输的公钥和一些信息进行加密,发送者可以通过证书中的公钥解密证书中的信息,这些信息中包含了需要传送的公钥。(暂且认为证书中的信息都是对的,一般证书中心都是可靠性比较高的机构颁发的)

  通过Chrome打开百度网页的时候,F12建, Security菜单栏可以看到百度的证书。证书里面包含:颁发者、颁给者、公钥、有效期等信息。

  b) 服务器用自己的私钥加密网页以后,连同本身的数字证书,一起发送给客户端

  c) 客户端(浏览器)的证书管理器,有受信任的根证书颁发机构列表。客户端会根据这张列表,查看解开数字证书的公钥是否在列表之内。

  网上关于https的使用文章大多数是关于浏览器如何通过签名进行验证的,浏览器会保存各个网站由CA认证中心颁发的数字签名并进行校验。那么问题来了,当客户端和服务端握手完成后,客户端如何判断服务端发送的公钥和相关信息没有被第三方篡改(对应c图)? 其实,客户端则需要提前将CA证书导入进来,当创建请求时将证书的相关信息添加进去即可完成https请求和验证。

  创建HttpsURLConnection完成后将证书信息设置进去再发送请求:

  我们都是知道HTTP协议是无状态的,这种无状态意味着程序需要验证每一次请求,从而辨别客户端的身份,那么如何通过只登陆一次就能实现后续已登录状态呢?

  4.服务器端采用filter过滤器校验。校验成功则返回请求数据,校验失败则返回错误码

  那么这里有个问题: 服务端怎么知道携带的token就是这个用户的token而不是伪造的? 后续补充

  现在有三个参数(A、B、C 封装在一个类Data中)需要传输到服务端,那么如何保证 这三个数据不是别人伪造发送的,可以在传这三个数据数据之外再添加一个数据 sign(String类型)。

  第一步:对三个参数名称(与服务端提前约定好传输变量的名称)进行字典排序,拼接成字符串StringA(key1=value1&key2=value2&key3=value3),同时字符串的拼接遵循指定的规则。

  第二步:在stringA最后拼接秘钥key(只有服务端和客户端知道,第三方不能获得,这也是签名的关键)得到finalStringA

  第三部: 对finalStringA 做MD5计算,并将字符数组转换成16进制的字符串。

  通过 HttpURLConnection传送到服务端。服务端通过拿到A、B、C的数值后会自己通过同样的算法生成sign,如果和客户端传送的Sign不一样则这次传送可能是第三方伪造的。

  这种签名就保证了第三方不能伪造数据和服务端进行通信。(具体的流程如下图所示)

  但是这里有个问题,其它人员获取到了通信秘钥secret,则可以伪造数据,毕竟客户端的代码很有可能被破解的(就算放在native层都可以被破解),但是对于安全等级较低通信这种加密措施也足够了。

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