HTTPS简介：非对称加密RSA
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了HTTPS简介：非对称加密RSA相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
我们如何决定密钥是什么？
如果只有发送方和接收方知道密钥，对称密钥密码术是很安全的。在凯撒密码中，密钥是一个偏移值，这个偏移值决定每个字母应该偏移多少。在我们的例子中，我们使用的偏移值是 3，但是也能是 4 或者 12。
不过这么设计会有个问题：在用信鸽传递信息之前，如果 Alice 和 Bob 之前从没见过，他们没有安全的方式创建一个密钥。如果他们将密钥包含在信息之中，Mallory 将拦截信息并且发现密钥。后果就是：无论 Alice 和 Bob 发送的信息是否加密，Mallory 都能读取或者改变拦截到的信息。
这是一个典型的中间人攻击例子。避免它的唯一方法是改变之前的密码系统。
那么有没有这种方式，Alice 和 Bob 之前从没见过，Alice 想要给 Bob 传递一条信息，一开始Alice 先写一封空的信给Bob ，Bob发一个密钥给Alice。这个密钥要一个特点只能用来加密，对自己加密的文件都没办法解密，只有Bob 才能够解开。也就是说在密钥在传输的过程中即使被Mallory 截获了信鸽，Mallory知道了这个密钥，拿到了这个密钥也只是用来加密，他即使接下里截获到了Alice 用大家都拿到的密钥加密信息发给 Bob的信件，他也没办法解开密文。
这是另外一套密码系统。
他跟之前的有不一样的地方，第一就是他需要两次通讯过程，第二就是给出去的密钥只能用来加密无法用来解密。
这种在网络中传输，可能被很多人截获的密钥，叫做公钥，Bob 用来解开密文的密码较为私钥。
RSA算法
上面的这套密码系统重要的一点是加密和解密能够分开，加密和解密能够分开，加密和解密不是简简单单互逆过程，即使是加密的人，自己都没办法解开。这样就安全多了。用数学表达：加密：$$Y=E(X)$$ 其中 X表示明文，Y表示经过函数E转换后的值即密文。解密：$$X=E(Y)$$ 这里跟上面f（反函数）不同的是E,D不是互逆的。
现在就是来找E,D了，已经有人找好了，先看看：
加密公式：
$$X^e mod N = Y$$
解密公式：
$$X = Y^d mod N$$
这个公式是怎么工作的：
取N = 319 ，e = 17，d=33
现在要加密的数X = 40
密文$Y=40^{17} mod 319$计算得到Y=61。这样就完成了加密的过程，在这个过程中我们用到了两个数，N(319),e(17)。d(33)我们是没有给的，他没办法进行解密。
不信试试
$$61^{17} mod 319=118$$
而用d(33)进行解密
$$61^{33} mod 319=40$$
刚才加密的是40，结果是正确的。
这种加密方式为RSA加密算法。拥有公钥和密钥。
openssl中的RSA过程
理论的知识有了，我们不需要自己编写代码来实现这一个过程，强大的 openssl可以很好的实现这一个过程，如果还没有安装 openssl，可以自行安装。
使用 openssl 建立这一个过程，首先，创建私钥：
openssl genrsa -out private_key.pem 2048
显示创建成功：
Generating RSA private key, 2048 bit long modulus
............+++
..........................+++
e is 65537 (0x10001)
Bob 拥有了这个私钥，当Alice 要过来跟他通讯的时候，第一次发送公钥给Alice ，公钥的生成如下：
root@ubuntu:~/openssl_ca/new_rsa# openssl rsa -in private_key.pem -out public_key.pem -outform PEM -pubout
writing RSA key
Alice 拿到了 public_key.pem 公钥，对需要的文件进行加密，假设信的名称为hellofile.txt
echo "Welcome in my worls." > hellofile.txt
使用公钥对hellofile.txt 进行加密。
openssl rsautl -encrypt -inkey public_key.pem -pubin -in hellofile.txt -out hellofile_encrypt.dat
得到了hellofile_encrypt.dat，这时候公钥是无法解密的。
root@ubuntu:~/openssl_ca/new_rsa# openssl rsautl -decrypt -inkey public_key.pem -in hellofile_encrypt.dat -out new_hellofile.txt
unable to load Private Key
140480186250904:error:0906D06C:PEM routines:PEM_read_bio:no start line:pem_lib.c:701:Expecting: ANY PRIVATE KEY
Alice 使用公共网络把hellofile_encrypt.dat文件发给Bob ，Bob 使用私钥解密该文件。
openssl rsautl -decrypt -inkey private_key.pem -in hellofile_encrypt.dat -out new_hellofile.txt
查看new_hellofile.txt 的内容。
root@ubuntu:~/openssl_ca/new_rsa# cat new_hellofile.txt
Welcome in my worls.
openssl中的数字证书过程
加密公式：
$$X^e mod N = Y$$
解密公式：
$$X = Y^d mod N$$
这个过程是RSA的加密过程，逆过程是数字证书的签名过程。
生成数字证书：
$$X = Y^d mod N$$
得到X的签名证书，把证书X和源文件Y发个客户端，客户端进行验证。
验证签名：
$$X^e mod N = Y$$
如软件的签名证书，在打包软件的时候使用私钥生成数字签名软件，在客户端使用公钥进行签名的验证。这是一个很好地防止软件包被修改的方法。
把刚才生成公钥和私钥的过程构建为脚本：
generate_cert.sh
#!/bin/bash
echo $1
#Step 1: Generate a Private Key
echo -------------------------------------------- 1
openssl genrsa -des3 -out $1.key 1024
#Step 2: Generate a CSR (Certificate Signing Request)
echo -------------------------------------------- 2
openssl req -new -key $1.key -out $1.csr
#Step 3: Remove Passphrase from Key
echo -------------------------------------------- 3
cp $1.key $1.key.org
openssl rsa -in $1.key.org -out $1.key
#Step 4: Generating a Self-Signed Certificate
echo -------------------------------------------- 4
openssl x509 -req -days 365 -in $1.csr -signkey $1.key -out $1.crt
#Step 5: Generating PEM Certificate
echo ---------------------- 5
cat $1.crt > $1.pem
cat $1.key >> $1.pem
echo -------------------------------------------- TERMINATED
生成s2e.pem 公钥密钥。
generate_cert.sh s2e
创建 ok.p7e
echo "verify " > ok.p7e
对文件进行签名：
openssl cms -sign -binary -in ok.p7e -out ok.p7e.p7m.pem -nodetach -outform DER -signer s2e.pem
参看签名后的文件 ok.p7e.p7m.pem。
0<82>^Dk^F *<86>H<86>÷^M^A^G^B <82>^D\0<82>^DX^B^A^A1^M0^K^F `<86>H^Ae^C^D^B^A0^W^F *<86>H<86>÷^M^A^G^A
^D^Hverify
<82>^B/0<82>^B+0<82>^A<94>^B ^@ÕZ£ê<84>^Q^V<86>0^M^F *<86>H<86>÷^M^A^A^K^E^@0Z1^K0 ^F^CU^D^F^S^Bcn1^K0 ^F^CU^D^H^L^Bfj1^K0 ^F^CU^D^G^L^Bxm1^Q0^O^F^CU^D
^L^Hchox Ltd1^M0^K^F^CU^D^K^L^Ddemo1^O0^M^F^CU^D^C^L^Fxx.com0^^^W^M181128080158Z^W^M191128080158Z0Z1^K0 ^F^CU^D^F^S^Bcn1^K0 ^F^CU^D^H^L^Bfj1^K0 ^F^CU^D^G^L^Bxm1^Q0^O^F^CU^D
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^ECa>M]°¹Ì^^ÑÃ
验证文件签名文件：
openssl cms -verify -noverify -in ok.p7e.p7m.pem
如果签名完以后的文件被修改以后，验证无法通过。
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