linux学习之路之加密类型及其相关算法

加密类型及其相关算法

    随着互联网越演越烈，互联网上的各种攻击层出不穷，因此在互联网上相互传递的信息越来越不安全，因此为了防止用户在互联网上传递的数据被窃取，因此我们很有必须加强传递的数据的安全性。

数据的安全性主要包括以下三个方面：

数据的机密性：保证传递的数据不被读取

               要想使传递的数据不被读取，可以对这些数据进行加密，因为默认这些数据是以明文来传递的

            整个加密过程可以这么来理解：

            加密：plaintext--->转换规则--->ciphertext

            解密：ciphertext--->转换规则--->plaintext

            这里的转换规则就是我们常说的加密/解密算法，主要的加密算法有2种：

                           非对称加密算法：使用公钥加密，私钥解密

                            对称加密算法：加密和解密的密钥相同

              由于非对称加密算法比较慢，因此一般数据加密我们常使用对称加密算法，虽然对称加密算法

              能解决数据的机密性，但是却无法管理密钥问题

数据的完整性：保证传递的数据不被破坏

                对于数据的完整性，一般使用单向加密算法，单向加密所具有的特征有：

                                    1、输入一样，输出必然一样

                                    2、具有雪崩效应，就是微小的改变会引起结果巨大的改变

                                    3、定长输出：无法原始数据多大，结果大小都是相同的

                                     4、不可逆，无法根据特征码还原原来的数据

单向加密保证数据的完整性过程是这样子的：

首先用户A为防止明文数据被其他人篡改，因此对此文使用单向加密算法，生产一个特征码A，然后将数据A和特征码A一起发送给用户B。当用户B收到数据A和特征码A时，也对数据A使用相同的单向加密算法，并且也产生一个特征码B；如果特征码A和B相同，则说明数据是完整的；否则，数据是不完整的。

虽然单向加密算法可以保证数据的完整性，但是仍然会有问题？

试想一下，如果用户A在传递数据给B时，不小心被用户C给攻击了，这样用户A发送的数据都被发送到用户C上去了，此时用户C对这段数据也进行单向加密的话，也会生产一个特征码C，再将数据和特征码C一起发送给用户B，显然用户B对这段数据进行单向加密，生产的特征码和C一样。这时候虽然特征码是相同的，但是这并不是A用户发送的数据，而此时的用户B是无法判断数据的来源是否正确，因此我们需要对数据的来源进行身份验证。这样才可以保证数据的合法性以及完整性。

如何来确保发送方的身份正确？

用户的身份验证：要保证发送方身份正确

                要想对某个用户进行身份验证，就需要用到非对称加密算法：

                非对称加密算法包含一个公钥（P）和私钥（S）

                如果发送方使用自己的私钥来加密可以实现身份验证和数据完整性

                如果发送方使用公钥来加密可以保证数据的机密性

                            公钥加密的数据只有相应的私钥才能解密，因此此种机制可以用来保证数据的机密性

                由于非对称加密算法速度慢，因此很少用来加密数据

 继续谈论刚刚说的单向加密可能出现的问题，如果此时使用A的私钥对特征码进行加密，及时C获取到了A发送的数据和特征码，也可以解密特征码（因为公钥是公开的），在使用C自己的私钥加密特征码，但是他仍然无法还原A的特征码，因此发送给B的数据和 特 征码是用C的私钥来加密的，因此当B收到数据和特征码时，如果能使用A的公钥解密说明是A发送的；反之，则不是A发送的，这时B不会相信此时发送过来的数据。

因此，这种机制可以用来实现身份验证和保证数据的完整性。

而在这个过程中，最重要的就是公钥了。

                试想一下：如果A和B第一次交换数据，此时A和B并不知道双方到底是谁，因此如果有人冒

                充顶替A或者B的话，那么所有的数据就在A或B和冒充者之间进行了，而此时A和B却没有真

                正的进行数据传递。    

                因此为了显示身份验证，还需要借助第三方机构来实现

而整个显示过程是这样的：

          用户A要送数据给B时，首先生产一个密钥对（私钥和公钥），然后第三方机构也会生产一个公钥和一个私钥，其中用自己的公钥生产一个证书（certificate），用自己的私钥加密加密A发送的这段数据，这段数据大概包括：用户名、用户地址、用户A的公钥。然后生成一个特征码，这样就组成了一个数字证书，在一起发送给用户B。此时用户B要想确认是否是A发送的数据，只需要查看这段数据中知否有A的公钥即可。而要想查看A的公钥，需要使用第三方机构的公钥进行解密才可以查看的到，因此B用户购买第三方机构的证书即可来解密这段数据。

                那么又是如何保证数据的机密性的呢？

                1、使用密钥交换算法（Internet Key  Exchange，IKE）生产对称密钥    

                        密钥交换算法是使用Diffle-Hellman协议来实现的。

                        大概的工作原理是：

                        A--->B传递数据时，只传递g（大素数）、p(生成数)，然后用户A在本地生产一个x,用户B

                        在本地生产一个y。然后A用户根据g、p、x生产一个数为（g^x%p）,再将这个数传递给B

                        用户；B用户也根据g、p、x生产一个数为(g^y%p)，在传递给用户A。因此此时在互联网

                        上传递的只有g、p、（g^x%p）、（g^y%p）这四个数，x、y不会在互联网上传递。这时

                        A在根据B传递过来的数据得到另一个数据(g^y%p)^x，这个数据就是密钥；而B也根据A

                        传递过来的数据生成另一个密钥（g^x%p）^y,此时用户A和用户B生产的密钥就是对称密

                        钥。

                生产完了对称密钥之后，就可以对数据和特征码进行加密了，当用户B收到这些数据后，也可

                以进行相应的解密了。这样就实现了数据的机密性，但是由于使用交换密钥的方式比较复    

                杂，因此可以使用另一种方式来保证数据的机密性

                2、用户A随机生成一个数，使用这个随机数对数据和特征码进行加密，并使用B的公钥对这

                个随机数进行加密，然后再将这个随机数加密后的数据一起和特征码+数据A发送给用户B，

                此时用户B可以用自己的私钥来解密随机数，在用这个随机数来解密数据A和特征码，最后用

                用户A的公钥来解密特征码，这样就保证了数据的机密性、数据完整性和身份验证。

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