网站安全系列文章（一）加密和签名

浏览数：15 / 时间：2015年06月09日

1. 加密概述

加密应用场景

1）密码加密，常用于登录密码和支付密码等，此类加密的特点是希望密码加密之后不能被解密，因此可以比较安全的保存密码而不会泄漏明文，因此适合用不可逆加密算法，且不需要密钥，目前这类加密算法唯一的破解方法是暴力破解，即用密码字典等手段

不可逆的加密算法有md5

2）网络传输报文加密

网络传输如果用明文，容易被截取，之后泄漏用户敏感信息，因此对于交易类等安全要求较高的报文传输，要对其进行加密，且要选择可逆的加密算法，服务端需要解密，可以选择的加密算法有rsa，3des等

3des加密的缺陷：

3des属于对称加密算法，即加密和解密都是用的同一密钥，因此，分发和传递密钥中会泄密密钥。

假想方案一：双方约定一个加密密钥，密钥可以通过线下密函分发，这样只要双方保证密钥不被泄漏，那么加密将是安全的

但是该方案仍然存在如下缺点：

1. 密钥如果长期不更换，容易泄漏，那么又要分发一次密钥，这是不安全的

2. 如果客户端为普通用户使用，那么就无法保证密钥的安全性，因此不适合用3des

这里指的是持久化保存密钥。

假想方案二：每次请求都产生一个随机的密钥，通过网络将密钥和传输到服务端，这样客户端就不需要保存密钥，然后网络传输密钥仍然是不安全的

Rsa加密的缺陷：

Rsa加密报文的速度很慢，适合用户少量数据加密

那么有没有更好的方案呢，当然有，那就是将rsa和3des结合起来加密

用3des加密报文，用rsa加密3des的密钥，这样在传输过程中，可以保证3des的密钥不被泄漏，从而保证报文的密文不被破解

加密方式举例：

请求报文：rsa公钥(3des加密密钥)|3des(报文明文)

响应报文：3des(报文明文)

具体方案流程：

1）首先客户端在每次请求服务端的时候，随机产生一个3des密钥，且在客户端程序的内存中暂时保存该密钥

2）然后用3des对报文明文进行加密得到密文m

3）用rsa公钥对3des密钥进行加密得到密文n

4）将m和n拼接起来发送给服务端

5）服务端用rsa私钥将3des的密钥解密

6）并用3des密钥解密报文

7）响应时，用3des对响应报文进行加密

8）客户端用保存起来的3des密钥对响应报文解密

9）解密之后丢弃3des密钥

2. 签名概述

签名的意义：

数字签名可以保证信息的原始性、完整性,因此,数字签名可以解决否认、伪造、篡改及冒充等问题。具体要求:发送者事后不能否认发送的报文签名、接收者能够核实发送者发送的报文签名、接收者不能伪造发送者的报文签名、接收者不能对发送者的报文进行部分篡改、网络中的某一用户不能冒充另一用户作为发送者或接收者

具体方案：

方案一(md5加密算法+密钥进行签名)：

首先在数据的发送方，将报文和密钥拼接起来，再进行md5加密，加密之后的报文就叫签名，然后签名和原报文拼接起来发送至服务端，服务端也有一个密钥，对签名进行验签，这样即使报文传输过程中被篡改，由于篡改者不知道密钥，也就没办法算出正确的签名，因此服务端验签就不过，而且这个签名是跟客户端绑定的，也就保证了报文来自合法的客户端

方案1的效果：

保证数据传输的完整性

保证数据来源于合法的客户端，即其他用户（除服务端外）无法伪造或者篡改

但是客户端可以抵赖，因为服务端可以模拟该签名

此方案典型的案例就是md5签名

方案二(mac签名)

采用一个密钥，将报文分段用des加密

和方案1差不多，由于该方案中，密钥与报文加密的算法更复杂，因此较md5更安全

方案三(rsa+md5)

用md5算法将报文加密得到一个串m，用rsa私钥对m加密得到签名s

接收者对报文用md5加密得到m1，用rsa公钥解密s得到m2，比较m1和m2

该方案达到了方案1的效果，且加密算法也是安全的，而且由于发送者的密钥是唯一的，即使是接收者，也不能伪造签名，因此发送者不能抵赖自己的签名

3. 加密算法分类

对称与非对称

从密钥的角度来看，加密算法分为对称加密和非对称加密

对称加密：

加密密码和解密密码是相同的

Des

3des

非对称加密：

加密密码和解密密码是不相同的

Rsa

可逆与不可逆

从可逆角度来看，可以分为不可逆和可逆算法

不可逆：md5，加完密之后不可解密

可逆加密：

Rsa,des,3des

加完密之后可解

4. md5加密

用途：常用于密码加密和签名

基本算法为求余

原理请参考文章：http://www.jiamisoft.com/blog/index.php/2271-md5jiamisuanfa-2.html

5. des

原理

DES 使用一个 56 位的密钥以及附加的 8 位奇偶校验位，产生最大 64 位的分组大小。这是一个迭代的分组密码，使用称为 Feistel 的技术，其中将加密的文本块分成两半。使用子密钥对其中一半应用循环功能，然后将输出与另一半进行“异或”运算；接着交换这两半，这一过程会继续下去，但最后一个循环不交换。DES 使用 16 个循环，使用异或，置换，代换，移位操作四种基本运算。

详情请参考：http://aub.iteye.com/blog/1131504