公钥密码体制(public-key cryptography)
公钥密码体制分为三个部分,公钥,私钥,加密解密算法。
加密:通过加密算法和公钥对内容(也称明文)进行加密,得到密文。加密过程要用到公钥。
解密:通过解密算法和公钥对密文进行解密,得到明文。解密过程需要用到私钥
由公钥加密的内容,只能由私钥解密;由私钥加密的内容,只能由公钥解密。
对称加密算法(symmetric key algorithms)
解密与加密使用密钥是相同的
非对称加密算法(asymmetric key algorithms)
加密使用的密钥和解密使用的密钥是不相同的。
RSA
RSA密码体制是一种公钥密码体制的一种算法
签名
签名就是在信息的后面再加上一段内容,可以证明信息没有被修改过。一般是对传输明文做一个hash计算得到一个hash值(此过程不可逆),将hash值增加到明文后,统一加密后进行传送。对方收到后进行解密,hash校验,确保信息不被恶意修改。
一个加密通信过程
- 第一回合
“客户”--->"服务器":你好
“服务器”--->“客户”:你好,我是服务器
//此最原始的非加密方式进行通信,服务器很容易就被hacker冒充,从而截获信息
- 第二回合(解决服务端被冒充的漏洞)
“客户”--->“服务器”:你好 //客户有一个服务器发布的公钥
"服务器"--->“客户”:你好,我是服务器
“客户”---->“服务器”:向我证明你是服务器 //防止服务器被hacker冒充
"服务器"---->“客户”:你好,我是服务器{你好,我是服务器}[私钥|RSA]
“客户”---->“服务器”:{我的账号是aaa,密码是123,我银行卡的余额是多少}[公钥|RSA]
“服务器”---->"客户":{你的余额是100元}[私钥|RSA]
//此处服务器用发来一段明文和私钥加密的明文,客户端用公钥解密,后对比明文,如一致,则说明此对端确实拥有对应的私钥,确实是可信服务器
//第二回合的漏洞在于:公钥是不同客户都会拥有的,故导致服务器发送给某一个客户的密文(其余额),能够被拥有公钥的所有客户解密,从而导致信息泄漏
- 第三回合(解决服务端到某个客户的通信,对所有客户可见漏铜)
“客户”--->“服务器”:你好 //客户有一个服务器发布的公钥
"服务器"--->“客户”:你好,我是服务器
“客户”---->“服务器”:向我证明你是服务器 //防止服务器被hacker冒充
"服务器"---->“客户”:你好,我是服务器{你好,我是服务器}[私钥|RSA]
“客户”--->“服务器”:{我们后面通信用对称加密来进行,这是对称加密算法和密钥}[公钥|RSA]
“服务器”-->"客户":{ok, 收到}[密钥|对称加密算法]
“客户”---->“服务器”:{我的账号是aaa,密码是123,我银行卡的余额是多少}[密钥|对称加密算法]
“服务器”---->"客户":{你的余额是100元}[密钥|对称加密算法]
//上述过程都是基于客户能够安全获得服务器发布的公钥。
//获取公钥无外乎两种方式:1、把公钥放到互联网的某个地方的一个下载地址,事先给“客户”去下载;2、每次和“客户”开始通信时,“服务器”把公钥发给“客户”
但是这两种方法都存在弊端:对于1方法,客户根本没有办法确认这个下载地址是不是服务器发布的,下载的公钥不可信;对于2方法,任何荣都可以生成公钥、私钥对,无法确认公钥到底是服务器还是hacker的。
这些问题的根源都来自于客户端无法确认公钥与服务器的对应关系,不知道公钥是来自真正的服务器还是hacker。
为了解决此问题,从而产生的数字证书,数字证书可以保证数字证书里公钥确实是这个证书的所有者(subject)的,或者证书可以用来确认对方的身份。
- 第四回合(解决最初的公钥传递到客户的问题)
“客户”--->“服务器”:你好
"服务器"--->“客户”:你好,我是服务器 ,这是我的数字证书(客户收到数字证书后,验证客服务端是否可行)
“客户”---->“服务器”:向我证明你是服务器,这是一个随机字符串
"服务器"---->“客户”:你好,我是服务器{一个随机字符串hash后密文}[私钥|RSA]//客户收到对应的响应,解密后与随机字符串的hash结果进行比较。此处将随机字符串hash后加密,可以防止破解密钥
“客户”--->“服务器”:{我们后面通信用对称加密来进行,这是对称加密算法和密钥}[公钥|RSA]
“服务器”-->"客户":{ok, 收到}[密钥|对称加密算法]
“客户”---->“服务器”:{我的账号是aaa,密码是123,我银行卡的余额是多少}[密钥|对称加密算法]
“服务器”---->"客户":{你的余额是100元}[密钥|对称加密算法]
//通过四个回合的改进:通信过程还有以下几个问题:
1、检查证书完毕后,客户发送一个随机的字符串给服务器,确认其是否有对应的密钥,这导致客户可以用一个简单有规律的字符串,去给服务端加密获得密文,这样可以分析私钥的规律,从而可能导致私钥泄露
解决:服务器收到随机字符串后,对其hash后进行加密传输到客户,客户解密后与原随机字符串hash结果比较。
2、在双方通信的过程中,黑客可以截获发送了的加密内容,虽然无法破解此内容,但他可以扰乱通信过程。
解决:这个是给通信内容的包进行编号,从而确保每个包都含有一个序号或一个随机值,对端会丢掉之前出现过的信息,
3、hacker可以篡改截获后的密文,从而破坏服务器和客户之间的正常通信
解决:在信息后加一个数字签名,对端收到后,对其内容进行完整性校验