非对称加密的应用

Posted 2021-04-25 nodejs全栈开发

题图 from bing by clm

估计有人看到这篇文章标题的时候会有很多的疑惑，非对称加密是干什么的，"非对称"大致很好理解，意思和对称相反，加密也能理解，但是非对称加密是个什么玩意儿。这东西有什么应用呢？

在开始聊非对称加密之前，咱们先来聊聊对称加密，什么是对称加密呢？

首先我们要清楚，网络中有些数据进行传输的时候，是需要加密的，比方说https，https中就用到了对称加密。

在http协议中，我们将用户发送给服务器端的真实信息叫做明文，明文传输很不安全，所以我们要将明文进行加密，打个比方，我们将明文锁在一个箱子里面，用户有这个箱子的钥匙，这个箱子加上明文就叫做密文，我们把密文发送到服务器，服务器也有一把钥匙，这把钥匙和用户的钥匙是一样的，所以能打开箱子进行解密，这个过程就叫对称加密。

因为客户的钥匙和服务端的钥匙是一样的，所以叫做对称加密。

图A

这里的对称加密有一个缺点，只要持有钥匙就能开锁，并不能确定对方的身份，只要有人持有了钥匙就能解密。

下面就该非对称加密出场了，非对称加密和对称加密不同，非对称加密有两把钥匙，一把叫做公钥，一把叫做私钥。

两个密钥是不同的,也可以称作“不对称”,公钥可以公开给任何人使用,而私钥必须严格保密（理论上不能被第三方知道，除非你的计算机被入侵）。这是非对称加密的一个非常重要的一个特性。

还有一个重要的特性，公钥和私钥有个特别的“单向”性,虽然都可以用来加密解密,但公钥加密后只能用私钥解密，私钥加密后只能用公钥解密，具体如何实现的，这里不做讨论。

通常情况下，⽹站保管私钥，将公钥分发给客户，客户登录⽹站只要⽤公钥加密就⾏了，密⽂只能由私钥持有者才 能解密。⽽hacker因为没有私钥，所以就⽆法破解密⽂。如图：

图B.

非对称加密在数据传输过程中并不能完全保证数据的完整性，比方说有中间人截取了公钥，发布一把假的公钥，非对称加密就形同虚设了。

但是我们这里讨论的是非对称加密的另外一个特性，非对称加密主要的功能是身份的认证，这里我们以github的公钥配置和ssh的免密登录两个案例为大家来演示非对称加密如何实现身份的认证。

文章读到这里请大家思考一个问题，大家仔细观察上面的图B，私钥解密完数据后，能判断出数据是哪个客户端发送过来的吗？

答案肯定是不能，我们在仔细回忆一下公私钥加密的特性，公钥加密私钥解密，私钥加密公钥解密，私钥唯一保存，公钥所有客户端都有保存。

仔细观察上面的图B,是公钥加密，私钥来解密，私钥并不知道消息是谁发送的，但是反过来呢？私钥加密公钥解密，我们将上面的图发过来画，如图：

我们用私钥加密，私钥是唯一的，持有公钥的客户端，如果接收到与其匹配的私钥加密的信息，就可以解密，如果解密完成，就能判断是谁发送的信息了，因为私钥唯一（就像人的身份证号码是的，知道你的身份证号码就能确定你是谁），这样就完成了身份验证。

回过头来，在看一下我们通常配置github账号的公钥的时候，我们先在本地用ssh-keygen命令生成公私钥，id_rsa.pub和id_rsa, 前者是公钥，后者是私钥，我们将公钥填入我们github账号的配置里面，如图：

这样，我们再向远程仓库推送或者拉取代码就不需要在输入密码和账号了。

我们思考一下推送代码的流程，github云端保存我们的公钥，我们每次发起命令（git pull git push 等等），本地计算机用私钥加密，云端的公钥解密，github云端仓库解密完成说明公私钥匹配，完成身份验证，所以可以免去输入账号密码的麻烦。

另外一个应用就是用ssh命令登录远程的linux服务器，我们如果不用公私钥配对的方式验证身份，那么我们每次登录远超过linux服务器，都需要输入账号和密码验证，如果你频繁操作这是很麻烦的，或者如果要执行一些诸如scp的命令等等是很不友好的，所以我们可以使用公私钥配对的方式，ssh支持公私钥配对。

首先还是我们本地生成公私钥，当然如果你本地计算机已经生成公私钥就不需要重复生成了，我们将公钥配置到远程目标服务器，如何配置呢，通常是将公钥的内容填写到目标服务器的一个文件中，这个文件的位置在目标服务的 ~/.ssh/authorized_keys中。

配置如图，登录远程服务器，进入.ssh目录,将本地计算机的公钥添加到目标服务器的 ~/.ssh/authorized_keys中。

添加完成后,我们用cat 命令看一下authorized_keys文件的内容：

可以看到这里配置了1把公钥，所以有拥有和这个公钥匹配的私钥的客户端可以用ssh免密登录这个服务器。

将客户端公钥添加到目标服务器除了手动添加外，我们还可以使用scp_copy_id命令，完整命令如下：

ssh-copy-id -i ~/.ssh/id_rsa.pub "-p 10056 root@192.168.20.11"

shh-copy-id命令是专门操作公钥的一名命令，-是指定客户端的公钥位置，一般都在用户目录的.ssh文件夹中。

-p命令指定登录目标服务器的端口，默认ssh端口是22，如果是非22那么就需要添加-p指定端口了。

后面就是用户名和目标服务器的ip了，用户名和目标服务器中间需要@作为间隔。

以上便是非对称加密的一些应用，如果你有其他建议或者问题欢迎留言讨论。