面试总结4 - 数字签名,http和https
上一篇服务器响应用户请求中，对于RPC攻击和cookie攻击做了说明，而本篇博文则是着重对数字签名以及https加密协议做一说明。
1 加密算法
1 对称加密
对称加密：加密和解密的密钥一样，比如用123加密就是用123解密，但是实际中密码都是普通数据在互联网传输的，这样一点密码被中间人截取并破解，加密直接被攻破。
2 非对称加密
把密钥分为公钥和私钥，假设A要发送一封Email给B，他不想让任何其他人在传输中看到Email的内容，做法就是使用B的公钥对Email加密，只有B的私钥能够解密（B的私钥唯一性保证信件不会泄露）。
某天出意外了，有黑客冒充A给B发送Email，并且也用B的公钥加密，导致B无法区分这封邮件是否来自A。怎么办？此时A可以用自己的私钥加密，那么B收到邮件后如果用A的公钥可以解密邮件，那么证明这封信肯定来自于A。
3 总结 （没有用公钥去解密的，都是加密）
公钥的作用：对内容本身加密，保证不被其他人看到。
私钥的作用：证明内容的来源
公钥和私钥是配对关系，公钥加密就用私钥解密，反之亦然，用错的密钥来尝试解密会报错。
2 数字签名
1 概念
数字签名:
简单来说，三个元素： 公钥、私钥、hash函数。
- 公钥： 公开的
- 私钥： 只有发送方持有
- hash函数： 发送方和接收方都定义了hash函数。
那么发送过程如下：
发送方client， 接收方server：
- client对发送data执行hash函数，生成一段内容摘要str；
- client将str用密钥加密生成密文secret，然后将 data + secret 一起发送给server；
- server使用hash函数生成摘要str， 然后用公钥对secret解密，对比str和解密内容是否一致。
也就是 数字签名是加密， 数字签名验证是解密。
使用了非对称加密算法和数字摘要技术。
2 作用
- 保证信息传输的完整性
- 发送者的身份认证
- 防止交易中的抵赖发生,只有发送方有密钥
3 涉及算法
普通的数字签名算法包括三种算法：
- 密码生成算法；
- 标记算法；
- 验证算法。
此外还有一个要求就是要让通过公钥推算出私钥的做法不可能实现。
3 数字证书
使用上述的数字签名仍存在一种情况：
如果黑客将server端的公钥给替换成自己的公钥，然后用自己的私钥发送数据，这是server是察觉不到的，所以需要数字证书。
1 数字证书
上述问题存在的原因就是client的公钥容易被替换。
那么client可以去找”证书中心”（certificate authority，简称CA），为公钥做认证。
证书中心用自己的私钥，对A的公钥和一些相关信息一起加密，生成”数字证书”（Digital Certificate）。
server收到数据后使用CA的公钥解密数字证书，从而获取到A的公钥，然后执行的逻辑跟上述就一致了。
总结：
其实就是找了一个第三方数字签名，对client的公钥进行一次加密。
2 一些疑问
1 假设数字证书被伪造了呢？ CA的责任
是的，传输中数字证书有可能被篡改。因此数字证书也是经过数字签名的，是不是感觉很绕貌似陷入了“鸡生蛋蛋生鸡”，我保证这是最后一个蛋- - ！上文说道数字签名的作用就是验证数据来源以及数据完整性！B收到邮件后可以先验证这份数字证书的可靠性，通过后再验证数字签名。
2 要是有1万个人要给server发邮件，难道server要保存1万份不同的CA公钥吗？
不需要，CA认证中心给可以给server一份“根证书”，里面存储CA公钥来验证所有CA分中心颁发的数字证书。CA中心是分叉树结构，类似于公安部->省公安厅->市级派出所，不管client从哪个CA分支机构申请的证书，server只要预存根证书就可以验证下级证书可靠性。
3 如何验证根证书可靠性？
无法验证。根证书是自验证证书，CA机构是获得社会绝对认可和有绝对权威的第三方机构，这一点保证了根证书的绝对可靠。如果根证书都有问题那么整个加密体系毫无意义。
4 https简单介绍
数字签名和数字证书可以用于文件，当然也能用于html网页数据。
http的安全缺陷
- 无法验证服务端的身份
- 无法保证数据完整性
- 无法保证数据传输不被窃听
而https就是专门解决这三个问题，https使用数字签名+数字证书解决了前2个问题。
然后，再用SSL协议对传输通道加密，保证数据传输不被窃听。
SSL协议
SSL(Secure Sockets Layer 安全套接层),及其继任者传输层安全（Transport Layer Security，TLS）是为网络通信提供安全及数据完整性的一种安全协议。 TLS与SSL在传输层对网络连接进行加密。
服务器认证阶段：
1）客户端向服务器发送一个开始信息“Hello”以便开始一个新的会话连接；
2）服务器根据客户的信息确定是否需要生成新的主密钥，如需要则服务器在响应客户的“Hello”信息时将包含生成主密钥所需的信息；
3）客户根据收到的服务器响应信息，产生一个主密钥，并用服务器的公开密钥加密后传给服务器；
4）服务器回复该主密钥，并返回给客户一个用主密钥认证的信息，以此让客户认证服务器。
用户认证阶段：
在此之前，服务器已经通过了客户认证，这一阶段主要完成对客户的认证。
经认证的服务器发送一个提问给客户，客户则返回（数字）签名后的提问和其公开密钥，从而向服务器提供认证。
两篇博客的传送门
